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主管单位: 中华人民共和国教育部

主办单位: 重庆大学

编辑出版: 《土木与环境工程学报(中英文)》编辑部

主       编: 刘汉龙

电       话:023-65111322/65111863

邮       箱: xuebao@cqu.edu.cn

国际标准连续出版物号:
2096-6717

国内统一连续出版物号:
50-1218/TU

国内发行: 重庆市邮政局

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    2024年第46卷第1期
      数字孪生与智能建造
    • 陈湘生,曾仕琪,韩文龙,苏栋

      2024,46(1):1-13, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.069

      随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析方法具有更大的应用空间。通过机器学习方法对收集的信息与数据进行深度挖掘并分析其内在联系,有助于提升盾构隧道工程建设的效率和安全保障水平。简述机器学习方法的基本原理,总结和分析机器学习方法在盾构工程中的应用研究状况,综述基于机器学习的盾构设备状态分析、盾构设备性能预测、围岩参数反演、地表变形预测和隧道病害诊断等5个方面的进展,并分析当前研究的不足。最后,分析盾构隧道工程向智能化方向发展需重点攻克的难题。

    • 刘红波,张帆,陈志华,王龙轩

      2024,46(1):14-32, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.016

      作为新一代产业变革的核心驱动力,人工智能是全面提高土木工程领域数字化、自动化、信息化和智能化的重要方法。为全面了解人工智能在土木工程中的发展及应用,定性分析了人工智能的基本研究领域,定量分析了人工智能在土木工程设计、制造、养维护阶段的研究现状,利用CiteSpace可视化工具深入挖掘人工智能在土木工程中存在的问题、发展瓶颈和研究趋势,并给出相应的解决办法及研究思路。通过文献综述发现,土木工程领域已展开了大量人工智能研究,但各阶段智能化发展不均衡,实际应用也存在一定局限性,需深入探索神经网络、大数据、深度学习等智能技术在土木工程全生命周期的交叉融合,促进土木工程领域人工智能研究的协同发展。

    • 杨健,张安山,庞博,张凯,鲍朱杰,李佳潼,王斐亮

      2024,46(1):33-45, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.054

      新冠疫情的暴发使得人们的活动越来越多地向线上转移,元宇宙概念热潮的出现使得基于虚拟数字世界的生产生活模式越来越多地受到人们关注。目前,元宇宙概念已经在教育、商业、工业等领域有所应用。随着建筑信息化、数字化技术的广泛应用,建筑行业智能化水平不断提高,虚拟数字技术在建筑行业发展中扮演着越来越重要的角色。对元宇宙概念的最新发展和应用进行介绍,重点阐述元宇宙与建筑信息化技术的关系以及元宇宙在建筑领域的潜在应用。分析结果表明,元宇宙的发展依赖于拓展现实、数字孪生、区块链等既有数字化技术的集成,作为一种新技术,元宇宙将为建筑领域的生产方式带来新的改变,也可能催生新的产业模式。

    • 刘占省,史国梁,杜修力,焦泽栋

      2024,46(1):46-57, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.040

      在建筑行业转型升级的背景下,针对大型建筑运维过程管理效率低、各类运维事件决策分析精度不足、智能化程度有待提高等问题,提出基于数字孪生的智能运维理论体系与实现方法。总结归纳大型建筑智能运维需要采集的信息,分析智能运维亟待解决的问题,融合智能感知与数字孪生技术,给出智能运维运行机理,建立针对大型建筑的智能运维架构体系与多维多尺度的孪生模型。研究建筑智能运维的实现方法,其中包含智能运维全要素信息的采集与传输、智能运维孪生体的构建与运行、智能运维孪生数据的管理机制及智能运维平台的架构。在智能运维理论体系和实现方法的指导下,搭建了智能运维平台,并应用于某大型建筑工程的运维管理。考虑运维管理过程中的虚实交互与时空演化,初步验证了数字孪生在提高运维管理智能化程度方面的有效性。

    • 潘毅,陈齐,王腾,周祎

      2024,46(1):58-70, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2023.098

      为实现框架结构的阻尼器智能化布置,结合减震设计原理和智能算法,采用双目标优化算法和生成对抗网络算法分别进行阻尼器竖向和水平智能布置研究,并将该方法应用到两个框架结构减震设计工程案例中。在框架结构减震设计中,采用双目标优化算法进行阻尼器竖向布置,并与逐层逼近法、工程师设计和非减震设计进行对比,结果表明,采用该优化算法得到的阻尼器竖向布置方案能有效降低层间位移角和楼层加速度,提高结构的抗震性能。在确定各楼层的阻尼器数量后,利用训练好的生成对抗网络生成模型,可快速、自动地选择和确定各楼层阻尼器的平面安装位置,生成的平面布置与工程师设计的平面布置在相似性差异度综合评价指标上小于临界值0.1,说明两者相似度较高,且有利于提高原结构的抗扭能力。将双目标优化算法与生成对抗网络相结合,不仅能满足框架结构的减震性能目标,而且可实现阻尼器布置方案的智能设计,提升减震工程设计效率。

    • 周俊文,刘界鹏

      2024,46(1):71-81, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.071

      传统的基于力学分析软件的结构设计方法存在效率低下、依靠专家经验等局限性,采用智能算法能实现高效的结构自动优化设计。然而,由于随机搜索特征,优化结果和收敛性高度依赖于算法的参数设置,需要通过试算来确定其合理取值,该方法会造成优化效率低、计算量大等问题。引入多种群协作和信息共享机制来改善此类问题,并研究其在结构优化设计中的适用性。利用MSC.Marc软件建立钢框架结构有限元模型,采用底部剪力法将地震作用等效为水平荷载施加到结构上,搭建有限元软件与智能算法的自动优化过程,以结构的总体材料用量最低为目标,考虑了层间位移角、应力比、构件稳定性和宽厚比等多种约束条件,以遗传算法为基础,通过适应度尺度变换、基于方向的交叉算子、非均匀变异算子、自适应概率、精英保留策略、重复项替代机制、基于约束的策略对其进行改进,引入多种群思想,对比多种算法优化结果的差异。结果表明:基于多种群的遗传算法能有效改善优化结果对算法参数的依赖性,提高结构优化设计的效率。

    • 廖文杰,陆新征,黄羽立,赵鹏举,费一凡,郑哲

      2024,46(1):82-92, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.078

      建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设计条件下数据驱动和物理增强方法的设计能力进行详细对比,且基于计算机视觉与基于力学性能的评价方法尚未有明确的关系,难以有效保证计算机视觉评价方法的合理性。基于深度生成式算法对比和算例分析,开展数据驱动和物理增强数据驱动方法的详细对比,并进一步验证基于计算机视觉评价与基于力学分析评价方法的正相关性。结果表明:数据驱动的方法易受到数据质量与数量的约束,而物理增强数据驱动的方法设计性能更加稳定,基本摆脱数据质量和数量的约束;基于计算机视觉综合评价指标SCV的合理性阈值为0.5,对应力学性能差异约为10%。

    • 姚刚,廖港,杨阳,李青泽,魏伏佳

      2024,46(1):93-101, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.026

      在生产过程中,预制构件尺寸不合格问题将导致其在施工现场无法顺利安装,从而影响工期。为推进预制构件智能化生产的进程,以预制叠合板为例,基于卷积神经网络研究生产过程中的智能检测方法,在生产流水线上设计并安装图像采集系统,建立预制叠合板尺寸检测数据集。通过YOLOv5算法实现对混凝土底板、预埋PVC线盒及外伸钢筋的识别,并以固定磁盒作为基准参照物进行尺寸检测误差分析,实现混凝土底板尺寸、预埋PVC线盒坐标的检测,在降低训练数据集参数规模的工况下保持较高的识别精度。结果表明:该方法可以有效检测预制叠合板的底板数量和尺寸、预埋PVC线盒数量和坐标,并实现弯折方向不合格的外伸钢筋检测,并能降低人工成本,提高检测精度,加快检测速度,提高预制叠合板的出厂质量。

    • 马晓晓,张胜,程国忠,傅丽华,胡申林,李阳

      2024,46(1):102-109, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2023.050

      为保证预制叠合板在施工现场能顺利安装,在出厂前通常需要对其进行尺寸质量检测,现有预制叠合板的尺寸质量检测方法难以全面准确地测量叠合板的实际三维尺寸。提出一种基于预制叠合板点云数据的多尺寸质量智能检测方法。对采集的点云数据进行预处理后,利用机器学习算法完成预制叠合板点云的自动定位与分割;依据不同的检测任务,将目标点云沿不同方向降维,映射为二维灰度图像;利用图像特征检测算法,分别实现叠合板底板的长宽、预留胡子筋的出筋长度与间距及桁架钢筋高度的自动检测;在验证试验中,对3块预制叠合板的点云数据进行尺寸质量检测。结果表明,提出的智能检测方法能全面准确地完成预制叠合板出厂尺寸质量检测,能进一步提高预制叠合板非接触质量检测结果的科学性与精准性。

    • 唐和生,王泽宇,陈嘉缘

      2024,46(1):110-121, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.130

      土木工程实际结构损伤状态的时间跨度通常只占总生命周期的一小部分。为解决传统基于数据驱动的结构损伤识别方法缺乏足够多的损伤训练数据的问题,提出结合数字孪生和深度学习的结构损伤识别方法,并应用于实际工程。该方法利用数值仿真模型和在线监测数据构建结构的数字孪生,以获得不同损伤工况下结构动力响应的“大数据”;为了摆脱对外激励信息的依赖,应用经验模态分解法和传递率函数对得到的数据进行预处理;将预处理后的固有模态传递率函数数据作为深度学习的输入进行训练,实现结构的损伤识别。为验证方法的有效性,对实际结构未经训练的监测数据进行分析,结果表明,该方法泛化能力良好,能够有效识别结构损伤状况。通过数字孪生技术解决了传统方法数据匮乏的问题,不需要任何地震信息,利用固有模态传递率函数数据训练的深度神经网络仍能保持较高的损伤识别准确率,二者结合可以使工程结构健康监测更为主动、可靠、高效。

    • 李少鹏,李海,李珂

      2024,46(1):122-129, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.025

      对于气动性能,钝体断面的气动外形非常重要,采用传统风洞试验及CFD模拟计算得到钝体断面气动性能需消耗大量时间,大大影响钝体断面气动外形的气动性能评估效率。通过卷积神经网络深度学习技术实现对气动性能的快速预测,深度学习模型训练完成后,输入形状信息和与形状相关的流场信息,即可输出不同几何形状下的阻力系数,进而得到钝体断面的气动性能。为寻找性能最优的深度学习模型,通过综合判定误差和参数量大小对卷积神经网络结构的深度和宽度进行优化。对深度学习模型输出阻力系数与CFD计算结果进行对比发现,误差符合预期要求,并且相较于传统方法,基于深度学习网络的预测所需时间达到数量级的提升,未来可作为钝体断面气动外形优化的关键方法。

    • 张健新,翟越洋,赵茜娅

      2024,46(1):130-138, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.068

      与传统现浇框架结构相比,装配式钢节点混凝土框架结构建造速度更快,但框架钢连接节点处存在应力突变,因此,有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,以获得钢节点对结构性能的影响。基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互3个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程建造阶段,采用传感器技术实现工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现装配式钢节点混凝土框架数字孪生模型的建立和应用。研究表明,该数字孪生模型能有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减少资源消耗,为该结构的应用提供有效数据信息。

    • 周婷,孙克肇,陈志华,刘红波

      2024,46(1):139-151, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2023.011

      传统村镇住宅结构设计需要进行大量的人工试算与重复建模,而受制于建设成本,村镇住宅无法像城镇住宅一样通过设计师进行专业的结构设计与验算,其安全性与经济性均难以满足要求。为此,提出一种村镇轻钢框架结构智能设计方法,包括智能建模与智能优化两个环节。基于图层自动识别算法、光学字符识别技术、自适应分块算法提出村镇轻钢框架结构BIM智能建模方法,包括图层识别、轴文本数据提取、墙体轮廓提取等,智能建模结果基本满足实际工程要求。基于提出的两阶段模拟退火算法给出村镇轻钢框架结构的智能优化方法,优化速度较快,优化效果良好。通过实际工程案例对提出的智能设计方法进行验证,结果表明,提出的村镇轻钢框架结构智能设计方法具有可行性,与传统的人工设计方法相比,设计周期可缩短70%以上,材料用量、结构设计指标接近人工设计结果。

    • 苗茹云,黄轶淼,董威,张玉芬,马国伟

      2024,46(1):152-162, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2023.015

      针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法;在Energyplus建筑能耗分析软件计算数据的基础上,采用多种机器学习算法进行建筑能耗预测,建立一种高效精确的建筑能耗预测模型;联立建筑能耗预测模型和建筑成本计算公式,在满足结构承载力的约束条件下,基于NSGA-Ⅱ算法进行模块化钢框架结构能耗和成本的多目标优化设计,生成帕累托最优解集。多目标优化设计方法解决了模块化钢框架结构“能耗+成本”的多目标一体化设计难题,推动了模块化钢框架结构的智能化升级,实现了模块化钢框架结构设计的快速高效化。

    • 卢昱杰,仲涛,魏伟,陈隽

      2024,46(1):163-172, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.076

      施工进度是工程项目管理的关键组成部分,传统的进度管理多依靠人工巡检,耗时费力且无法保障进度评估的时效性。为了实现施工进度的自动化、高效化监管,针对室内施工湿作业铺贴场景,提出一套智能化进度追踪与评估框架,基于改进的Mask R-CNN深度学习框架,自动提取室内墙面和地面的瓷砖铺贴进度,基于相机轨迹追踪算法,将整个施工层的大范围施工进度识别结果映射至BIM可视化模型,为施工数字孪生奠定基础。在上海市某高层建筑项目中进行实例研究,实现了施工图像的高精度分割,验证了研究框架的可行性。该框架不仅适用于室内瓷砖铺贴,也适用于抹灰、刷涂等室内装修工程。

    • 苏阳,毛超,郭鹏飞

      2024,46(1):173-181, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.141

      随着建筑工程项目管理复杂程度的不断提升,越来越多自动化、智能化的施工进度方法受到传统管理领域的关注。然而受到成本高昂且使用复杂等限制,现有的主流方法难以适用于复杂的建筑施工进度管理场景。通过对比各类三维重建技术特点,搭建了基于深度学习三维重建技术的建筑施工进度协同管理自动化系统(DLR-P),利用高速摄像头采集施工现场实时图像信息,完成由二维信息到三维信息的重建,并结合BIM动态模型技术实现对建筑施工进度的自动化管控。以重庆市巴南区某项目施工现场为例对系统进行实证研究,并对系统运行过程中的各项数据进行验证分析。结果表明:DLR-P系统平均三维重建时间为61 s,满足基本进度管理需求,能够实现建筑施工进度自动化管理,有效提升建筑施工进度管理效率。相较于目前已有的管理方式,其在运行成本及使用便捷性方面均表现出较大优势。

    • 张营营,徐浩,陈培见,马俊,周祎

      2024,46(1):182-193, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.131

      目前,针对高强钢构件整体稳定性的研究多采用有限元建模或实验室试验方法,而基于机器学习的预测方法能够显著提升预测的准确性和便捷性。为了准确预测高强钢焊接等截面箱型柱的整体稳定性,提出使用纤维模型构建数据库并利用机器学习建立预测模型的方法。首先确定模型的输入输出参数,并通过纤维模型方法建立数据库;接着,选用常见的3种不同类型的机器学习模型和现有规范中的经验模型进行预测,并依据评价指标进行性能对比;最后,根据可解释算法分析机器学习模型的合理性。结果表明:大部分机器学习模型预测结果与试验结果吻合度略高于现有规范中的经验模型,其中,高斯过程回归模型对高强钢构件整体稳定性的预测表现最优;机器学习预测模型中各类参数对构件整体稳定性的影响趋势符合预期,验证了机器学习模型的合理性和可靠性;构件的正则化长细比对预测结果影响最大,而构件初始缺陷的影响相对最小。

    • 张治成,叶志凯,孙晓燕,王海龙,高君峰

      2024,46(1):194-206, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.112

      为深入研究3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能,基于3D打印混凝土永久模板叠合柱及同尺寸整体现浇对照柱试验建立构件数值模型,模拟分析其轴压荷载-位移响应及失效形态。针对界面粘结性能、现浇混凝土抗压强度、打印模板厚度、荷载偏心距等参数开展3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能计算分析,研究表明:叠合柱轴压极限承载力随着薄弱界面剪切强度、刚度及现浇混凝土抗压强度的增大而增大。由于打印材料的抗压强度高于现浇混凝土,叠合柱抗压极限承载力提升率与打印模板厚度呈近似线性关系,叠合圆柱的抗压极限承载力随着荷载偏心距的增大而降低,呈近似线性负相关。此外,偏心距对叠合圆柱极限承载力下降幅度的影响大于现浇圆柱。

    • 王淑嫱,阮浩,邹贻权,刘苗苗

      2024,46(1):207-214, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.058

      针对预制混凝土构件生产过程中模台利用率低的问题,提出一种高效的构件布局定序和定位优化方法。充分考虑构件生产过程中模台、模具、构件布局尺寸、操作空间等实际约束限制,以构件占用模台总长度最短为目标,建立基于最低水平线排布算法的数学模型;应用改进灰狼算法确定构件排布顺序,通过构件类型、尺寸信息、模台尺寸约束、模具数量约束等对待排构件进行编码,并设置追随系数和自由系数控制灰狼算法的收敛速度和收敛范围,经过多次优化迭代得出最优布局方案。在实证分析中,使用Python编程语言对布局优化模型进行编码,最终表明该方法能在较短时间内取得较好的优化效果,模台利用率显著提高,证明了方法的有效性和可行性。

    • 孟庆成,李明健,万达,胡垒,吴浩杰,齐欣

      2024,46(1):215-222, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.079

      针对主流深度学习裂缝分割算法消耗大量计算资源、传统图像处理方法检测精度低、丢失裂缝特征等问题,为了实现对混凝土裂缝的实时检测和在像素级水平上分割裂缝,提出一种基于轻量级卷积神经络M-Unet的裂缝语义分割模型,首先对MobileNet_V2轻量网络进行改进,修剪其网络结构并优化激活函数,再用改进的MobileNet_V2替换U-Net参数量巨大的编码器部分,以实现模型的轻量化并提升裂缝的分割效果。构建包含5 160张裂缝图像的SegCracks数据集对提出方法进行验证,试验结果表明:优化后的M-Unet裂缝分割效果优于U-Net、FCN8和SegNet等主流分割网络和传统图像处理技术,获得的IoU_Score为96.10%,F1_Score为97.99%。与改进前U-Net相比,M-Unet权重文件大小减少了7%,迭代一轮时间和预测时间分别缩短了63.3%和68.6%,IoU_Score和F1_Score分别提升了5.79%和3.14%,并且在不同开源数据集上的交叉验证效果良好。表明提出的网络具有精度高、鲁棒性好和泛化能力强等优点。

    • 刘少华,任宜春,郑智雄,牛孜飏

      2024,46(1):223-231, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.145

      针对建筑外墙裂缝人工检测方法检测效率低、检测效果和安全性差的问题,提出基于航拍图像与计算机视觉的裂缝检测方法。使用无人机绕建筑物航拍采集裂缝图像,并构建裂缝数据集;优化U-Net模型以解决细长裂缝分割不连续、复杂背景下裂缝漏检及背景误检的问题。将模型编码网络替换为预训练的ResNet50以提升模型特征表达能力;添加改进的多孔空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)模块,获取多尺度上下文信息;采用改进的损失函数处理裂缝图像正负样本分布极度不均的问题。结果表明:改进的U-Net模型解决了原模型存在的问题,IoU指标和F1_score分别提升了3.53%、4.18%;与经典分割模型相比,改进模型的裂缝分割性能最优。与人工检测方法相比,所提方法可以安全、高效且准确地进行建筑外墙裂缝检测。

    • 赫中营,徐闻

      2024,46(1):232-243, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2023.002

      裂缝作为混凝土桥梁的主要病害大量存在,部分裂缝修补后会二次开裂,在病害智能识别中,裂缝修补痕迹易与混凝土剥落等缺陷混淆,因此,裂缝修补痕迹的准确识别不仅是二次裂缝准确识别的基础,也是混凝土桥梁整体病害识别的重要环节。为了获取边缘清晰连续的裂缝修补痕迹,先对裂缝修补痕迹的图像添加泊松噪声,再利用双边滤波对添加的噪声及原有噪声进行平滑。然后用Otsu算法对裂缝修补痕迹进行图像分割,并使用峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)评价滤波效果,使用运行时间和最大连续可用内存块(LCFB)使用情况评价分割效果。最后以河南省某高速公路桥梁历年定检中的裂缝修补痕迹图像为例,对方法进行实际验证。结果显示:经过泊松噪声-双边滤波算法处理后,裂缝修补痕迹图像PSNR值最高约35.090 1 dB,SSIM值可达约0.880 1,说明添加泊松噪声可改善图像质量并优化双边滤波效果;经过Otsu算法进行图像分割的运行时间比其他方法约短25%~50%,LCFB比其他方法约提高0.25%;经过处理的裂缝修补痕迹图像达到理想预期效果,验证了提出方法的有效性和可行性。

    • 刘吉明,段立平,林思伟,缪季,赵金城

      2024,46(1):244-253, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2023.069

      针对以建筑信息模型(BIM)进行交付的信息共享模式所依赖的工业基础类(IFC)标准行业适用性不足且难以拓展的问题,探讨在IFC基础上引入语义网实现异源数据集成共享,并于语义层面实现信息交付。首先,通过算法解析和模型转化介绍语义化建模方法,并以二层钢框架厂房结构为例对该方法进行说明;然后,通过对转化案例进行数据模式分析,以验证建筑信息交付的准确性和建筑语义的可传递性。案例实践论证基于IfcOWL本体的语义化建模方法的可实施性;通过分析该语义化模型单元实例的数据模式,探究制约该语义化建模方法赋能建筑信息交付的关键因素;针对语义化建模方法所面临的问题,提出冗余信息规避、领域本体开发和轻量化语义建模的初步解决思路。SPARQL查询实例表明,所解析的数据模式对规避冗余信息有效。因此,该方法在共享和集成建筑多源异构信息方面具有优势,能有效提升建筑信息管理的智能化水平。

    • 张吉松,于泽涵,赵丽华

      2024,46(1):254-262, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.031

      目前,基于BIM模型的合规性审查采用人工方式,工作量繁重且自动化程度低,开展自动合规性审查研究具有重要意义。在结构设计领域能够有效支撑规范知识表示与推理并支持设计审查自动化的设计规范表达方法有待开发。基于一阶谓词逻辑,通过转译《混凝土结构设计规范》中的设计条款,提出一种结构设计规范规则表达和推理方法。该方法可实现将半结构化设计规范条款转换为结构化知识并支持灵活查询与推理,通过“谓词定义”和“函数定义”转译设计规范中语言类、表格类和计算公式类设计条款,提出两种规范条款谓词定义方式。对于语言模糊类、表后注释类和条款补充类的设计条款给出转译解决方案。提出的方法有效地解决了传统一阶谓词对于结构设计条款表示不充分和不精确的问题,进而为设计规范的计算机表达提供一种参考方法。

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    • Quang-Hieu TRAN, Xuan-Nam BUI, Hoang NGUYEN

      DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.023

      在深部地下采矿中,岩爆因具有许多不利影响(如,对人员、设备、隧道/地下矿山工作面和开采周期等的影响)而被视为不确定性风险。由于其不确定性的特征,对岩爆趋势的准确预测和分类具有一定难度,且已有研究成果较少。提出一种基于基因表达编程(GEP)和粒子群优化(PSO)的鲁棒混合计算模型GEP-PSO,用于预测和分类深部开口的岩爆趋势,提高了预测和分类的准确性。在建立GEP-PSO模型过程中,评估了GEP模型中不同数量的基因(1~4)和连接功能(例如,加法、提取、乘法和除法)。收集了246次岩爆发生的地质和施工因素,用于建立岩爆分类的GEP-PSO模型;应用处理数据集缺失值的技术改进数据集的属性;用相关矩阵选取潜在输入参数的特征;建立了13个混合GEP-PSO模型,得到了各模型的精度。结果表明:在GEP结构中具有3个基因和乘法连接函数的GEP-PSO模型具有最高的准确度(80.49%)。将获得的最佳GEP-PSO模型的结果与基于相同数据集开发的各种已有模型进行比较,结果表明:选择的GEP-PSO模型结果优于已有模型,表明提出的GEP-PSO模型在岩爆等级的预测和分类方面的准确性显著提高,可以应用于深开挖工程中,以准确预测和评估岩爆敏感性。

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    • 合流制排水系统中超声清淤技术的可行性及参数优化实验研究

      唐蓁蓁, 孟岱宗, 许浩廉, 祝瑞麟, 李怀正

      城市排水系统中沉积物的大量存在会导致管道堵塞和雨天溢流污染。超声波作为一种清洁的物理处理方法可能破坏沉积物稳定性,从而在旱季去除沉积物以维护下水道功能。为探寻超声技术用于实际清淤时的可行性和最佳处理工况,设计正交实验探究了超声清淤的效果以及五个关键因素对超声清淤的影响。结果表明,超声处理后管道淤积大大改善,经处理后沉积物的抗剪切力降低至对照组的26.4~91.5%,管道沉积物中具有黏附作用的胞外聚合物(EPS)大量分解。相关性分析表明,EPS破坏是沉积物抗冲刷性能降低的重要原因。五个关键因素对超声清淤的影响程度排序为:超声电功率>探头距泥面距离>作用时间>沉积物厚度>超声频率。超声清淤的最优工况为:功率220w,频率50Khz,处理时间200s,距离泥面3cm。探究了清淤效果随沉积物厚度的变化情况,发现超声清淤对厚度≤7cm的沉积物有良好作用效果,超出该范围后明显衰减,并在此基础上进一步探究了超声作用后沉积物沿深度方向的性质变化情况。

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    • 硫化锰活化氧气产生活性氧的种类、动力学及反应机制

      李佳宁, 袁艺博, 张峻达, 李宁, 郭钦, 余扬逸, 黄倩倩, 魏西鹏, 江进

      铁/锰硫矿物广泛存在于缺氧地下环境中,铁(Fe)、锰(Mn)和硫(S)的元素循环过程控制着地下环境的物质循环和能量转化过程。氧气(O2)扰动下,铁硫矿物可通过双电子路径还原 O2 产生活性氧(ROS),但锰硫矿物与 O2 反应产生ROS的反应过程还不清楚。本文以自然界中普遍存在的典型锰硫矿物:硫化锰(MnS)为研究对象,探究MnS活化O2 产生ROS的种类、动力学及反应机制。结果表明,MnS可以活化O2产生大量ROS,包括羟基自由基(?OH)、过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子自由基(O2?-)。相同条件下,MnS/O2 体系中产生 ?OH累积量高达389.0 μM,其产量分别是相同摩尔浓度马基诺矿(FeS)和黄铁矿(FeS2)体系的4.4和149.6倍。O2 首先被MnS提供的单电子还原产生O2?-,继而再获得一个电子生成H2O2。溶解性Mn2+催化O2/H2O2产生 ?OH的效率比较低,但结构态Mn(II)可以高效催化H2O2产生 ?OH,因此非均相催化H2O2是产生 ?OH的重要途径。溶解性的S2- 将电子传递至高价态的Mn(III)/Mn(IV),促进了结构态Mn(II)的再生,强化了Mn(II)/Mn(III)电子循环,进而提升了 ?OH的产生效率。以苯酚为目标污染物,MnS/O2体系在3 h内对5 mg/L苯酚的降解效率高达97.4%,表明利用MnS活化O2具有较好的环境修复应用前景。

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    • 铝灰资源化制备混凝剂研究进展

      郑怀礼, 张威震, 刘霜, 孙强, 江欣承, 丁魏

      在追求“双碳”目标的环境下,有效利用二次资源并防治环境污染是可持续发展的任务之一。铝灰,作为二次资源,通过合理的资源化利用制备水处理混凝剂,有利于节约资源,降低成本,并解决铝灰无害处理问题。论文对铝系混凝剂重要原料及五种铝灰基混凝剂及进行了系统梳理,包括铝酸钙、硫酸铝、聚硫酸铝、聚硫氯化铝、聚硫酸铝铁和聚氯化铝,详细阐述了它们的特点、制备方法、研究进展,并对铝灰基混凝剂生产进行了经济效益分析。目前,铝灰基混凝剂的规模化应用仍面临一些挑战,但未来的持续关注和有益发展将带来显著的经济和环境效益,对于实现水处理行业和铝工业的高质量、绿色和可持续发展具有良好意义。

      • 1
    • 新型浆锚连接方钢管混凝土拼接柱抗震性能试验研究

      郑立文, 李智, 赵亮, 胡少伟, 李景浩, 齐浩

      为进一步提高用于钢-混凝土组合结构的柱构件的装配效率,并改善其抗震性能,同时能够降低生产成本,本文提出了一种新型浆锚连接方钢管混凝土拼接柱设计方法。并通过对缩尺比例为2的5个拼接柱构件和1个整浇柱构件开展拟静力试验获得了不同配筋率、配筋形式和柱-柱节点拼接部位的新型拼接柱的抗震性能。试验结果表明:新型拼接柱构件在低周期反复荷载下的破坏过程及其形态和整浇柱构件相似,其滞回曲线饱满,耗能能力、抗承载力退化和抵抗变形(刚度)能力均相比于整浇柱构件更加优良,特别是将柱-柱节点拼接部位设于柱间反弯点区域的P类型构件延性性能最佳。该结果表明该新型拼接柱设计方法的科学性并对提高钢-混凝土组合框架结构的整体抗震性能具有应用潜力。

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    • 水平荷载作用下能量桩群桩变形特性研究

      吴 琪, 丁选明, 王成龙, 张鼎新

      目前外部荷载下能量桩群桩基础热-力学特性的研究主要针对竖向荷载,而对于水平荷载的影响考虑较少。为研究非对称加热、制冷条件下水平受荷能量桩群桩的变形特性,对 2×2 能量桩群桩的单根桩开展加热、制冷工况下的模型试验,并建立能量桩群桩三维有限元模型,将实测数据和数值结果进行对比验证,再进行参数分析,研究能量桩群桩单根桩运行过程中桩体的热-力学响应。研究结果表明:数值模型与试验结果较为吻合,弯矩主要分布在桩体上半部,其峰值和反弯点分别位于土表面以下0.23 L和0.8 L;桩身水平位移随深度的增大而减小。水平荷载对桩体变形特性影响更大,但温度的影响不可忽略。在加热和制冷阶段,随着温度升高和降低,能量桩的弯矩、位移均有增大趋势。与只受水平荷载时相比,在水平荷载与温度变化联合作用下,通水温度升高10 ℃、20 ℃能量桩Mmax(弯矩峰值)增加幅度为23.36%、25.46%左右,桩顶水平位移增加幅度为20.59%、21.93%左右;通水温度降低10 ℃、20 ℃能量桩Mmax(弯矩峰值)增加幅度为23.48%、24.39%左右,桩顶水平位移增加幅度为17.97%、21.27%左右。

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    • 降雨作用下矿山边坡三维数值模拟及强度折减稳定性研究

      黄乐源, 田城航, 仉文岗, 孟轩宇, 闫国强, 王鲁琦

      矿山边坡稳定性是影响矿山开采的重大安全生产难题,安全的环境是进行矿山开采的重要前提,因此,开展矿山边坡稳定性分析,对矿山的安全生产具有重要的指导意义。本文以重庆皇华石灰岩矿山边坡为例进行数值建模分析,首先利用无人机倾斜摄影得到矿山边坡几何形状并识别出岩体结构面,基于摄影识别结果建立三维地质模型,然后采用有限元强度折减法对边坡进行数值计算,对比分析了天然工况及暴雨工况下矿山边坡稳定性,揭示了降雨作用对于边坡稳定性的影响规律。结果表明,暴雨工况下边坡变形和应变比天然工况下的更大,安全系数更小:暴雨工况下的变形和应变比天然工况分别高出30%、40%~60%,安全系数减小了5~7%,数值模拟结果基本合理;从结果可知,矿山边坡稳定性较高,整体滑移破坏的可能性较低,但需预防局部块体掉落的风险,还需要进一步研究是否需要进行局部边坡加固。此外,本文的研究结果也验证了现场调查、室内试验、三维模型初始判定、二维剖面重点分析的综合研究方法对岩质边坡稳定性进行评价的适用性与可靠性。

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    • 新建地铁车站增层开挖对既有桩基侧摩阻力影响研究

      黄阜, 袁传旭, 甄雪东, 陈坤, 肖健

      新建地铁车站零距离下穿既有地铁区间隧道施工过程中,基坑的增层开挖导致既有桩基侧摩阻力下降,从而对桩基的承载力产生不利影响。目前,新建地铁车站增层开挖施工作用下既有桩基侧摩阻力的计算理论尚不成熟。针对这一工程问题,本文以深圳地铁13号线公明广场站零距离下穿既有六号线项目为背景,采用Mindlin应力解推导增层开挖卸荷作用下既有桩基桩侧摩阻力的计算公式,对新建地铁车站增层开挖过程中既有桩基侧摩阻力的变化规律开展研究。通过与数值模拟结果进行对比,验证了理论计算方法的正确性,在此基础上获得了参数变化对桩侧摩阻力和卸荷应力的影响规律。研究结果表明:既有桩侧摩阻力随增层开挖深度的增大而减小,侧壁卸荷应力与总卸荷应力比值随增层开挖深度的增大而增大;桩侧摩阻力随增层开挖面积的增大而增大,侧壁卸荷应力与总卸荷应力比值随增层开挖面积的增大而减小。在开挖深度较深,开挖面积较小或考虑边桩侧摩阻力时,需考虑侧壁卸荷应力的影响。

      • 1
    • 盾构切削钢筋混凝土桩基动力响应分析

      陈裕康, 李兴高, 梅君, 张胜, 张长顺, 闵凡路

      为分析盾构切桩过程中的动力响应特征,以南京地铁10号线盾构穿越群桩工程为背景,结合数值模拟和理论分析,求解盾构切桩冲击荷载诱发的动力响应。同时,在刀盘上安装了振动传感器,对盾构切桩刀盘动力响应进行了监测。主要结论如下:(1)当盾构以5 mm/s左右的推进速度低速切削钢筋混凝土桩基时,推力和扭矩变化较小,且由于桩基为圆柱形,切削断面缓慢增大,因此推力和扭矩表现出明显的滞后性,整个切桩过程中,推力和扭矩峰值约为初始值的1.3倍和1.25倍。(2)仿真结果表明,在刀具多次切削作用下,钢筋切口表现为挤压-拉伸断裂。在冲击荷载作用下,刀盘轴承位置出现多个动力响应波峰,峰值接近0.6g。(3)实测数据表明,在冲击荷载作用下,刀盘轴承位置振动加速度出现连续多次的峰值,间隔约为0.1 s,幅值接近0.5g,实测冲击响应波形与理论解高度相似,两者之间相互验证,该波形可作为多把刀具连续切削钢筋的典型特征。(4)在整个切桩过程中,加速度响应有效值Xrms、峰值XP将显著升高,最大强度约为切削黏土地层时的2倍,且在切桩完成后迅速掉落。相关结论可为盾构切桩状态的识别提供参考。

      • 1
    • 石灰-木质素改良黏土动剪切模量特性研究

      周恩全, 刘平, 张曼, 陆建飞

      为了研究石灰-木质素改良黏土的动变形特性,对不同固结围压、石灰-木质素掺量的改良黏土开展共振柱试验,分析动剪切模量的发展规律,结果表明:随着围压的增加,石灰-木质素改良土的最大动剪切模量以及动剪切模量比提高;4%石灰+4%木质素改良黏土的最大动剪切模量以及动剪切模量比最高,在300kPa围压下,4%石灰+4%木质素改良土的最大动剪切模量相比8%石灰改良土提高17.3%,相比纯土提高185.4%;基于抗剪强度参数提出了改良土的相对结构度计算方法,4%石灰+4%木质素改良土的相对结构度最大;在Hardin公式基础上,引入相对结构度建立了改良土最大剪切模量的表征模型,该模型具有较好的准确性,可为评价石灰-木质素改良黏土的剪切模量特性提供理论依据。

      • 1
    • 强夯砂土地基振动衰减规律及减振沟参数影响研究

      程旭日, 童晨曦, 王小桃, 冯雨顺, 张升

      强夯是地基处理中被广泛采用的方法,但其振动可能会对周围现有建筑物造成损害。因此,需根据特定场地情况和振动衰减规律来确定安全距离和采取减振措施。本研究以福州长乐国际机场的强夯地基处理为背景,通过强夯试验获取了现场数据,并进行了离散元程序模拟。模拟结果表明,在强夯能级相同时,夯锤质量越小,地表振速越大;夯锤越重,强夯影响范围越广,振动衰减越缓慢。该场地强夯引发地表振动的速度随距离呈双曲函数型衰减,基于此提出了强夯引发的地表振速的衰减模型,拟合结果表明该模型能够准确预测本场区的地表振动变化规律。设置减振沟后的模拟结果表明,相较于未设置减振沟的情况,减振沟前的土体振动速度会增加;减振沟后的土体振动会减小。综合计算结果并结合相关规范,在不设置减振沟时本场区的安全距离为20 m;当设置减振沟时,安全距离可减小为10 m。本研究提出的振动衰减模型可以为相关强夯地表振动的防治提供参考。

      • 1
    • 冲击荷载作用下泥石流堆积体力学响应特征研究

      于洋洋, 赵士忠, 田洪雷, 王洋, 刘家顺, 左建平

      为研究冲击荷载作用下泥石流堆积体力学响应特征,采用堆积体土工试验、冲击荷载作用相似模型实验和数值模拟相结合的方法,研究了圆柱弹体侵彻泥石流堆积体的加速度、速度、位移、应力等时程曲线以及弹体侵彻过程中的运动姿态、阻力和空腔特征演化规律。结果表明,弹体侵彻泥石流堆积体时,位移增加较快,随着弹体在泥石流堆积体中运动姿态的失稳,其减加速度逐渐增加,在弹体轴向与其运动方向垂直时,接触面最大,阻力达到最大值,负加速度也达到最大值,在弹体的侵彻过程中,弹体将泥石流堆积体向四周排开,形成大的空腔,弹体速度随之降低,位移增加趋于缓慢。弹体侵彻过程中,随着时间的增加,弹体翻转,最后尾部开始向前与泥石流堆积体接触面减小,阻力降低,加速度减小,速度相对减缓,位移曲线的曲率随着速度的减小而减小。研究结果可为高速列车冲击泥石流堆积体力学响应特征方面的设计和安全评估提供重要材料模型数据支持。

      • 1
    • 库水位-降雨耦合作用下凉水井滑坡变形机制研究

      陈超, 王煜成, 王鲁琦, 方祥位, 王凯, 王子乾

      库水位变化和降雨是影响三峡库区滑坡失稳破坏的主要因素,库区滑坡的变形机制自蓄水以来成为研究的热点。结合凉水井滑坡近年来的监测数据,在考虑滑坡位移阶跃演进变化基础上,利用多年库水位变化和降雨数据,建立了滑坡的水力计算模型,研究了库水位变动和降雨共同作用下滑坡的渗流场、稳定性和位移变化规律,探讨了凉水井滑坡内在变形机制。研究结果表明,滑坡前部和后部的渗流场分别主要受库水位和降雨影响,中部则受到两者的联合作用;滑坡稳定性系数随库水位涨落而呈周期性变化,降雨进一步降低了滑坡整体稳定性;滑坡地表位移呈阶跃式上升趋势,库水位下降引起位移跃迁增长,库水位上升使位移变化趋于稳定。总体上,凉水井滑坡在库水位变动和降雨共同作用下,地下渗流场发生变化引起水力条件改变导致滑坡产生变形,目前滑坡变形主要集中在坡脚处,变形范围逐渐向后延伸,滑坡中后部变形稳定。库水位变化对滑坡变形影响比较明显,库水位变化速率较大的年份,应当注意加强对滑坡变形的预警监测。

      • 1
    • 基于深度学习的带减振器斜拉索索力智能识别研究

      姜嘉萍

      为了解决实际工程中带减振器斜拉索索力测试难度大、精度低的问题,提出一种基于IWPA-LKCNN-LSTM的带减振器斜拉索索力智能识别方法。对实际工程中的带减振器斜拉索开展了动态响应试验,基于试验所得数据开发了一种可以智能化识别带减振器斜拉索索力的深度学习模型。模型以斜拉索索力、长度、线密度、频率和阶次作为特征输入,首先采用改进狼群算法(Improve Wolf Pack Algorithm,IWPA)对LSTM神经网络中的超参数进行自适应寻优,然后利用LKCNN-LSTM(Large convolutional Kernel Convolutional Neural Network-Long and Short-Term Memory)进行训练,从而实现对带减振器斜拉索索力的智能识别。训练后的网络在测试集上识别的索力值与实际索力值间的平均误差仅为2.024%,均方误差值仅为0.0994%,决定系数为0.9806,索力误差均小于5%。最后又与索力计算公式和其它机器学习算法进行对比论证,结果表明该方法可实现带减振器斜拉索索力的智能化精准识别,拥有广阔的应用前景。

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    • 钢筋混凝土结构状态监测技术的新进展

      张方, 丛龙宇, 王雨辰, 杨倩, 钱永久

      对RC结构状态进行监测是保障其性能水平的本质需求,这既是一个传统的方向,也因为其他领域的进步带来了新的发展。本文对近年来钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀监测和混凝土耐久性监测的新技术进行综述,主要呈现了:(1)在钢筋锈蚀监测方面,半电池及自然电位法、极化电阻技术、电流噪声评估法等化学监测方法和超声波监测法、物理成像技术、电磁学监测技术等物理监测技术;(2)在混凝土状态监测方面,超声波监测、数字成像技术、损伤评价指标体系研究等基于混凝土自身劣化的监测技术和基于裂缝评估混凝土状态的监测技术;(3)在传感器及信号处理技术方面,光纤传感器和其他新型传感器技术。在状态感知层前端技术发展的同时,人工智能技术的融入是未来跨学科发展的一个趋势。

      • 1
    • 非贯通双节理砂质板岩加卸荷力学特性及裂纹扩展研究

      王乐华, 徐健文, 陈灿, 郭晋帆, 许晓亮

      地下洞室开挖卸荷过程中,节理岩体的力学特性和裂纹扩展行为对工程的安全和稳定至关重要。本文以四川卡拉水电站地下厂房节理砂质板岩为研究对象,开展完整和非贯通节理砂质板岩三轴加卸载试验,分析了不同应力路径下砂质板岩力学与变形特性,探讨了不同强度准则描述砂质板岩加卸荷力学特性的适用性,并结合断裂力学探究其裂纹扩展机制。研究结果表明:(1)随着初始围压的增加,不同应力路径下试样破坏时的轴向应力和轴向应变均呈增加趋势。(2)与三轴加载试验相比,卸荷路径及节理均会使试样承载能力降低,升轴压卸围压和卸轴压卸围压时完整试样黏聚力c分别增加4.1%和减少30.4%,内摩擦角φ分别增大3.5%和7.3%,节理试样较完整试样黏聚力c分别降低32.9%和53%,内摩擦角φ分别降低2.2%和10%。(3)Mogi-Coulomb强度准则较Mohr-Coulomb和Drucker-Prager强度准则能更好地表征砂质板岩在加载和卸荷过程中的破坏强度特征。(4)在相同路径下,理论起裂角大小随围压的增加而递增,而双节理试样均大于完整试样。不同路径下试样的理论起裂角大致集中在55°~60°。

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    • 基于点云数据和启发式算法的复杂龙骨-面板结构智能数字化施工方法

      廖岳, 李汉涛, 刘界鹏, 曾焱, 李来安, 马晓晓, 崔娜

      大型复杂龙骨-玻璃面板结构建造过程中,龙骨弯曲且扭转,建成质量较难测量,影响面板安装;此外,传统玻璃面板深化过程存在效率不高,智能化程度低等缺点。点云和启发式算法为骨架竣工信息获取和面板智能深化设计带来了可行的解决方案。为此,以广州南沙国际金融论坛会址为工程背景,开展基于点云数据和启发式算法的大型复杂龙骨-面板结构智能建造技术研究:针对采光顶深化设计需求,提出适用于龙骨的逆向建模方法;针对骨架几何描述困难问题,提出多边形弯扭构件轴线提取算法;针对手动划分面板效率低等问题,提出智能化的单元提取方法;基于Guillotine算法,采用不同策略生成面板排布方案并进行评估。研究结果表明,所提逆向建模方法能准确获取龙骨竣工模型,面板单元智能划分方法简单有效,基于启发式算法进行面板排布能快速获得合理下料方案。研究成果可供同类结构数字化建造转型参考。

      • 1
    • 极端温度变化条件下加筋土挡墙内部温度场数值分析

      高宇聪, 刘学军, 刘华北, 肖成志

      为了研究极端温度变化条件下加筋土挡墙内部温度场变化特性及规律,本文以乌鲁木齐市某加筋土挡墙工程为背景,基于Plaxis有限元模型,在考虑太阳辐射边界温度效应的基础上,开展了加筋土挡墙内部温度场变化特性研究。研究结果表明:加筋土挡墙内部温度变化与外部环境温度起伏关系密切,其内部等温线近似于双曲线;挡墙内部距面板3-4m、墙顶结构2.0m的区域为温度敏感区,随着填料热物理参数的提高,墙内温度敏感区水平宽度也随之增加;加筋土挡墙内部的平均温度梯度?TV变化量主要取决于外部温度的变化速率,但具有较高热物理参数的填料可以有效减小墙内平均温度梯度?TV;随着填料饱和度的增加,挡墙内部最大冻深线深度增大,当填料饱和度由0增长至0.2时,挡墙内部最大冻深增加幅度最大。研究结果为后续季冻区加筋土挡墙长期稳定性分析提供参考依据。

      • 1
    • 辐射烧结硬化模拟月壤物理和力学性能试验研究

      华建民, 肖畅, 薛暄译, 黄乐鹏

      利用月面原位资源制备建筑结构材料是降低月球基地建造代价的重要手段。在制备模拟月壤的基础上,对辐射烧结硬化模拟月壤的物理和力学性能进行研究。结果表明:以火山渣为原材料,可以通过烘干、除杂、粉碎、筛分等处理来实现模拟月壤的制备。在微观形态、颗粒级配、化学组成、矿物组成等方面,制备的模拟月壤与真实月壤和既有的模拟月壤都表现出较好的相似性。通过辐射烧结实现模拟月壤硬化,研究了烧结温度和模拟月壤颗粒级配对硬化月壤表观密度、烧结收缩率和质量损失率的影响。通过单调压缩试验明确了硬化模拟月壤的力学性能,烧结温度和模拟月壤颗粒级配对烧结硬化月壤的力学性能有显著影响。在单调压缩试验破坏前,试件没有发生明显的塑性变形,弹性模量无明显变化,近似理想线弹性材料。重点分析了不同关键变量的烧结硬化月壤的弹性模量、抗压强度、极限应变的变化规律。

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    • 基于无人机图像与深度学习的高原区隧道洞门墙病害检测方法

      车博文, 包卫星, 郭强, 潘振华, 卢汉青, 尹严

      针对修建在高原恶劣环境下的的隧道洞门墙病害频发及传统人工病害检测方法效率低下、危险性高等问题,提出了基于无人机图像与深度学习的高原区隧道洞门墙病害检测方法。首先使用无人机航拍采集了新疆某高原区隧道洞门墙病害图像,建立一个多病害语义分割数据集。随后以语义分割模型DeeplabV3+为基础,提出以MobileNetV2作为主干特征提取网络的改进模型TP-DeeplabV3+,以减少模型参数;采用FocalLoss作为损失函数,以解决病害图像中的类别不平衡问题;添加CA注意力机制,以提升模型分割性能;最后提出病害量化方法。实验结果表明,TP- DeeplabV3+在测试集上可以达到88.37%和94.93%的mIoU和mPA,模型体量压缩了88.83%;提出的病害量化方法对于病害覆盖率的绝对误差不超过0.3%,相对误差维持在7.31%以下。相比传统方法,所提方法安全、准确地实现了高原恶劣环境下的隧道洞门墙智能化检测。

      • 1
    • 基于GeoStudio与FLAC3D互馈的库岸滑坡多场信息模拟方法

      王艳昆, 温韬, 王鲁琦, 胡明毅, 魏梦雪

      准确获取动水作用下库岸滑坡多场信息是可靠评价滑坡稳定性的重要基础。尽管GeoStudio和FLAC3D是目前库岸滑坡多场信息模拟常用的数值软件,但其仍存在诸多限制。本文提出了一种基于GeoStudio与FLAC3D互馈的库岸滑坡多场信息模拟方法,通过GeoStudio获得动水作用下的滑坡时变渗流场,并编制接口程序实现GeoStudio模型和渗流场向FLAC3D的快速转换,依据岩土体遇水特性和有效应力原理,修正FLAC3D模型岩土体参数与初始应力,以计算滑坡应力应变,实现动水作用下库岸滑坡多场信息演化过程的快速模拟。采用库岸滑坡大型物理模型试验验证了所提方法的有效性。研究成果为动水作用下库岸滑坡演化机理与稳定性的数值分析提供了一条可行途径。

      • 1
    • 低光照条件下基于迭代Otsu法的桥梁结构动挠度视觉测量

      翟国华, 谭志森, 梁亚斌

      在低光照环境下,目前研究人员多采用LED标靶结合图像阈值方法来解决被测结构表面自然纹理可见度和分辨率下降,进而影响结构动挠度视觉测量精度的问题。但实际应用过程中,周围复杂的环境光线和不良天气均会对结构动挠度视觉测量结果的准确性造成影响。为此,本文提出了一种基于迭代Otsu法的桥梁结构动挠度视觉测量方法,该方法通过多次迭代求解光斑图像ROI区域前景阈值,配合光斑圆形度和帧间面积一致性约束,不断缩小灰度阈值范围,最终找到可有效分离图像前景光斑与背景的理想阈值,并结合灰度质心法准确计算出被测结构动挠度变化。本文首先介绍了基于迭代Otsu法的图像阈值分割原理和结构动挠度计算流程,之后通过一个悬臂梁试验,验证了所提出方法在有强光和雾气干扰的低光照环境下,仍能准确识别出结构动挠度。

      • 1
    • 我国西北地区生态型土质覆盖层厚度设计简化方法

      李光耀, 詹良通, 焦卫国, 冯嵩, 陈云敏

      目前我国西北地区借鉴北美非湿润地区的方法,采用6个经验公式进行生态型土质覆盖层的厚度设计。但是该方法涉及的参数较多、计算过程繁琐,最重要的是忽略了我国西北地区季风气候与北美非湿润地区湿冷气候对覆盖层厚度的不同要求。为了解决上述问题,基于我国西北地区具有典型的雨-热-植生同期、植被非生长期降水量不超过全年总降水量20%的气候特征,并考虑黄土、粉土田间持水量与植被枯萎点之比K ≥ 1.44的持水特点,提出了适用于我国西北地区填埋场生态型土质覆盖层的厚度设计简化方法。利用Vadose/W数值程序分析了采用简化方法设计的单一黄土覆盖层和黄土-碎石毛细阻滞型覆盖层在最大降水量年的水力响应规律。结果表明:毛细阻滞效应阻碍了水分由黄土层向碎石层的大量运移,致使毛细阻滞型覆盖层的防渗表现优于单一型覆盖层。两种覆盖层的防渗表现均随黄土K值的增加而提高,当K ≥ 1.35时,两种覆盖层均可以满足当地的防渗要求,从而初步验证了本文提出的简化方法的可靠性。该简化方法的提出有助于生态型土质覆盖层在我国西北地区的科学设计以及应用推广。

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    • 环向布筋下3D打印钢纤维混凝土圆弧拱结构承载性能试验与有限元分析

      夏嘉徽, 蒋友宝, 张明亮, 文俊, 沈瞳

      为增强3D打印混凝土圆弧拱结构的受力性能,本文采用掺入钢纤维和配置钢筋的方法,考察环向布筋对3D打印钢纤维混凝土拱结构力学性能的影响。通过不同钢纤维掺量下的力学性能试验确定合适的钢纤维掺量;在此基础上设计两组3D打印混凝土圆弧拱结构,通过在拱顶施加均布荷载,测得拱结构荷载-位移曲线、应变随荷载的变化、开裂荷载与极限荷载等,分析其变形和破坏规律;考虑对称与不对称加载、截面配筋位置对拱结构的影响,开展有限元计算,进一步研究其承载性能。结果表明:(1)当钢纤维掺量在0-3%范围内变化时,3D打印混凝土X、Y、Z三个方向的抗压强度均先增加后降低,2%钢纤维掺量对应的X、Y、Z三个方向的抗压强度均最高;(2)两组拱结构加载破坏过程基本一致,而环向布筋下的拱结构极限承载力相比素混凝土拱结构提高约37.5%;(3)采用的有限元建模方法较为准确,模拟结果与试验结果误差不超过4%,加载方式、截面布筋位置对拱结构的极限承载力有一定影响。

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    • 大足石刻北山佛湾诃利帝母造像风化机理研究

      雷雨, 刘欢

      大足石刻北山佛湾诃利帝母龛造像具有极高的文化、历史、艺术价值,但其风化严重,造像的长久保存面临着严峻的挑战。为研究诃利帝母造像风化机理,本文对造像病害进行了细致的调查,在诃利帝母造像岩体表层收集风化尘土样品进行X射线衍射(XRD)和离子色谱 (IC) 等分析,测试了其矿物组成和可溶盐的含量,并通过气象和空气质量综合监测站对造像区域的空气温度、相对湿度、降雨量等气象参数和二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)等大气污染物浓度进行长期监测。病害调查结果显示尘土及粉化剥落是造像石质和彩绘最主要危害。XRD分析表明,造像矿物成分以石英、斜长石、石膏为主,风化程度较大,石膏等成分在化学风化作用下易受各种酸的作用而分解。IC分析表明,硫酸根离子(SO42-)、硝酸根离子(NO3-)和氯离子(Cl-)含量较高,其酸性腐蚀和盐析作用加速造像矿物风化解体。环境监测结果表明,区域处于70%~80%高湿范围内,空气温度受季节影响波动较大,夏季最高温度超40℃。温暖潮湿环境容易诱发石质文物风化,当温度波动伴随着湿度变化时,更会增加风化的风险。造像区域大气污染较严重,大气颗粒物是最主要的污染因子,颗粒物中的化学物质与SO2、NO2等酸性气态污染物会催化岩石表面矿物质的侵蚀。本文解析了石质文物风化的影响因素和潜在机理,其结果可为湿热地区石质文物预防性保护提供重要参考依据。

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    • 硫酸亚铁协同胶凝材料固化填埋场市政污泥的试验研究

      郭晓静, 黄志亮, 陈辉, 何肖, 蒲诃夫, 袁满, 曹剑峰

      为解决填埋场扩容扩建工程中所面临的污泥坑内市政污泥含水率高、强度低的问题,本文提出了硫酸亚铁协同胶凝材料(石灰、粉煤灰和水泥)原位固化填埋污泥的方法,并利用响应面法对该协同固化方法进行掺量优化。研究结果表明,硫酸亚铁与胶凝材料均能降低固化污泥的含水率,其中石灰、水泥的降低效果更加显著;固化污泥的无侧限抗压强度(UCS)随硫酸亚铁、水泥掺量的增加而增大,随石灰掺量先增大后减小,但基本不随粉煤灰掺量发生变化;由响应面法得出的二次多项式模型能较准确地预测出固化污泥的含水率和UCS,经验证其预测值与试验值之间的相对误差小于20%;在本文设置的约束条件下,推荐的优化方案R7(硫酸亚铁= 8%,石灰= 6%,粉煤灰= 10%,水泥= 11%)中固化污泥的含水率由360.3%降低至131.5%、UCS由0增大到317.0 kPa,满足填埋处置规定以及机械进场要求。

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    • 基于模糊层次综合分析的残损状态纯木结构安全评估

      杨庆山, 赵剑波, 刘纲, 王娟

      现存古建筑大多带伤服役,体内残损状态复杂多样,同时后世对古建筑所进行的加固维修与原有残损对结构本体的安全性能影响截然相反。为实现对古建筑的预防性保护,需要量化古建筑纯木结构中的残损状态及修缮措施对其安全状态的影响。本文基于山西万荣飞云楼各构件残损状态普查统计数据,结合现有规范及工程经验对构件残损状态等级详细划分,建立四级模糊层次分析模型,确定结构体中承重构件及构件残损类型的权重值及判断矩阵,通过模糊层次分析方法对飞云楼进行安全状态评估。结果表明建立的模糊层次安全评价模型可以反映残损状态及修缮措施对飞云楼安全状态的影响,有效将结构评价与构件评价联系起来,并且验证了修缮措施能有效增强古建筑结构本体的安全性及稳定性,该模型及方法可以应用到多层古建木结构的安全等级评价中。

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    • TRC复合嵌入式预应力CFRP筋加固RC梁抗弯性能研究

      罗资清, 骆俊晖, 宁杰钧, 尹世平, 刘子瑞

      为研究TRC复合嵌入式预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的受弯性能,对1根普通钢筋混凝土梁和5根TRC复合嵌入式预应力CFRP筋加固梁进行了四点弯曲加载,分析了开槽尺寸和CFRP筋直径对复合加固梁承载力、破坏形态和裂缝分布等受弯性能的影响。试验结果表明:复合加固梁各阶段荷载均较未加固梁提升明显。加固梁极限荷载随开槽尺寸增加提升较小,随CFRP筋直径增加提升较大;复合加固梁抗弯刚度明显高于未加固梁;开槽尺寸和CFRP筋直径的增加与梁刚度的增加不成正比;复合加固梁裂缝呈现细而密的分布特点,裂缝数量明显多于普通钢筋混凝土梁并随开槽尺寸增加有所增多,但受CFRP筋直径影响较小;未加固梁的延性明显高于加固梁,随着CFRP筋直径的增大,复合加固梁延性下降,开槽尺寸的增大对梁延性的提升效果不明显;基于文献中提出的单一加固钢筋混凝土梁的开裂荷载计算模型,提出了复合加固梁的开裂荷载计算公式,计算值与试验值误差在6.5%以内,该开裂荷载计算公式的适用性较好。

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    • 超高性能混凝土劈拉损伤破坏的声光联合表征

      陈徐东, 冯子鸣, 王宁宁, 吴文文, 石丹丹, 栾金津

      为研究UHPC(Ultra-High Performance Concrete)的劈拉破坏特征,采取3种不同的加载速率(0.1 mm/s、0.01 mm/s、0.001 mm/s)进行劈拉加载。在加载过程中,采用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法进行非接触式观测裂缝演化,同时结合声发射(Acoustic emission,AE)技术对UHPC的破坏全过程进行动态监测,并基于DIC应变云图、AE参量分析试件的破坏特征。结果表明,由于有钢纤维的掺入,改善了混凝土的脆性,UHPC峰后荷载-位移曲线下降得更平缓,不会出现急剧下降的情况。加载速率越高,UHPC测出劈拉强度越高,符合混凝土速率效应规律,加载速率由0.001 mm/s提升到0.01 mm/s和由0.01 mm/s提升到0.1 mm/s,劈拉峰值荷载分别提高27.9%,28.5%。采用数字图像相关法进行UHPC劈拉试验的变形测量,可获得连续的变形数据,能完整地捕捉裂缝的开展过程,证明DIC能很好地反映试件表面裂缝开展演化过程。基于RA-AF的断裂模式分析可以快捷、有效判混凝土中的裂缝开展类型。根据分析结果,UHPC劈拉试验的裂缝类型绝大多数为拉伸裂缝,同时随着加载速率的提高,拉伸裂缝占总裂缝的比例提高。

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    • 基于AK-FORM方法和降维方法的高效时变可靠度方法

      张亮, 唐亚可, 牛凯, 李昊宇, 余书君

      PHI2方法是进行结构时变可靠度分析的常用方法,而跨越率的求解是该方法的关键,为达到足够精度往往需要计算大量时刻处的跨越率。然而,对于具有复杂极限状态面的实际问题,计算每个时刻的跨越率可能是非常耗时的。为进一步提高PHI2方法的效率,本文拟引入三种策略改进跨越率的计算效率:首先,采用无Cholesky分解策略以减少随机变量数目,同时给出与之对应的相关系数计算方法;其次,引入基于主动学习Kriging模型的改进一次可靠度(AK-FORM)方法以高效计算各时刻的可靠指标;最后,利用降维方法将二维积分转化为一维积分以改善计算性能。将上述三种改进策略与PHI2方法相结合,即形成了基于AK-FORM方法和降维方法的高效时变可靠度分析方法,即K-PHI2方法。与此同时,仅将无Cholesky分解策略与PHI2方法结合形成了PHI2-方法。数值算例和工程算例的计算结果表明:本文提出的PHI2-、K-PHI2方法与PHI2方法一样具有高准确性,在精度上均优于PHI2+方法(一种基于PHI2的改进方法);相较于PHI2、PHI2+方法,PHI2-方法在效率上有了一定提升,而K-PHI2方法在此基础上进一步极大地提高了时变可靠度分析效率。

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    • EICP改良膨胀土的物理力学性质试验研究

      王欢, 张佳伟, 郭合家

      为了探究脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术改良弱膨胀土物理力学特性,试验利用大豆脲酶,开展了EICP技术处理弱膨胀土的膨胀特性和力学特性试验。通过EICP多因素配比正交试验研究了脲酶浓度、初始Ca2+浓度、酶胶比、尿钙比、养护时间对膨胀土碳酸钙生成率、自由膨胀率的影响及其变化规律,并确定了EICP反应液最佳配比。在此基础上,采用不同掺量EICP反应液改良膨胀土,通过无荷载膨胀率试验、无侧限抗压强度试验以及三轴压缩试验测试改良效果。结果表明:EICP反应液掺量为20%时抑制膨胀土膨胀性效果最好,且此时土体力学强度和碳酸钙生成率最高。大豆脲酶诱导产生的沉淀物为方解石型碳酸钙,附着在土颗粒表面,既填充了土颗粒孔隙,也胶结了土体骨架颗粒,阻碍土体与水分接触,提高土体密实性和黏结强度,最终改善了膨胀土膨胀性和力学性能。

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    • 大厚度人工填土地基桩基水平承载特性研究

      刘德仁

      在大厚度人工填土地基上开展水平受荷单桩的现场试验,实测得到地面荷载-位移关系、转角和弯矩,揭示了水平荷载作用下桩-土相互作用规律。并探究了地基土水平抗力系数的比例系数m随荷载与位移的变化规律。结果表明:桩基水平临界荷载值为480kN,且达到临界后,桩基的水平位移和转角均发生了突变;桩基的弯矩图呈现“两头小,中间大”的分布模式,弯矩沿深度影响范围约为10m,水平抗力系数的比例系数随荷载和位移的增大呈幂级数减小。通过试验数据对m法计算结果进行验证与改进,对比发现m法计算最大位移与实测结果接近;计算弯矩当荷载超过临界荷载相差较大,通过修正系数函对弯矩计算结果进行修正,修正后的弯矩与实测值更加吻合。

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    • 钙源对微生物胶结砂土材料均匀性的影响

      徐溪晨, 郭红仙, 程晓辉, 乔婧, 杜鉴航

      通过微生物诱导碳酸钙技术(MICP)可以改善砂土材料的力学性质,但微生物胶结砂土材料的均匀性问题是目前存在的重要问题,且严重影响了MICP技术的工程应用。本文进行小尺寸试样(直径3cm、高度11cm)和细长砂柱试样(直径5cm、高度100cm)的MICP一批次灌浆试验和溶液环境试验,探究不同钙源(氯化钙、乙酸钙)对MICP矿化反应过程和微生物胶结砂土材料均匀性的影响。微生物胶结砂土材料中胶结长度、碳酸钙含量分布和单轴抗压强度变化的试验结果表明,相较于氯化钙作为钙源,乙酸钙作为钙源可以提高微生物胶结路径长度,提高碳酸钙沿灌浆方向上的均匀性,且减少微生物胶结砂土材料各区域的强度差异。结合溶液试验中铵根离子额钙离子浓度结果可知,乙酸钙作为钙源可减缓MICP矿化反应过程,提高未分解尿素和游离钙离子的传输距离,进而有利于微生物胶结砂土材料的均匀性。

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    • GCL搭接对复合垂直防渗墙防渗性能的影响研究

      杨仕钊, 肖成志, 臧年永, 谢世平, 何顺辉

      GCL复合垂直防渗墙是由水泥膨润土泥浆墙和膨润土防水毯(Geosynthetic clay liners,GCL)组成的一种新型竖向防渗阻污墙,其中双幅GCL搭接所产生的绕渗,对此类防渗墙防渗阻污性能的下降具有潜在的影响,目前研究中尚缺乏对该类影响的分析。本文通过建立含GCL搭接区的复合垂直防渗墙的二维污染物运移模型,并基于数值计算方法综合考虑了GCL搭接宽度B2、搭接区渗透系数kp、水泥膨润土墙厚度Lw和渗透系数kw对搭接区内污染物分布规律及临界搭接宽度的影响。计算结果表明:GCL搭接宽度影响复合垂直防渗墙内污染物浓度的分布规律,增加B2且未达到临界宽度(污染物同时击穿搭接区和无搭接区GCL层),导致GCL复合垂直防渗墙击穿时间延长;GCL搭接区入口边界污染物浓度总体高于出口边界处,且kp和Lw越小,或kw越大,搭接区横向入口和出口边界处浓度差别越明显;减小kp或kw,导致GCL临界搭接宽度明显减小,但复合垂直防渗墙最终击穿时间趋于与无搭接单层GCL层击穿时间相同;水泥膨润土墙厚度Lw越大,临界搭接宽度则越小,且Lw由0.4 m增加1倍至0.8 m时,防渗墙被击穿时间延长约2.5倍。

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    • 大直径桥梁能量桩传热特性现场试验和数值模拟研究

      赵志鹏, 王志鹏, 吴迪, 陈嵘, 孔纲强

      本文针对大直径桥梁能量桩的传热特性,通过开展现场试验测试了大直径桥梁能量桩的热交换率和桩土温度场的分布。同时建立大直径桥梁能量桩三维数值模型,通过将现场实测数据与数值模拟结果对比,验证了建立模型的合理性。基于验证的模型开展了参数敏感性分析,探究了桥墩与周围空气的对流换热对大直径能量桩传热特性的影响机制。研究表明,大直径桥梁能量桩的热交换率可达-222.28 W/m,约为常规能量桩的1.5~3.9倍,但较大的直径也导致了横截面上桩体温度的不均匀分布,换热管附近的桩体温度明显升高,比中轴线位置处的桩体温度高约3 ℃;当气温较低时,桥墩与周围空气的对流换热会造成桥墩温度的下降,这会提高桥梁能量桩夏季工况中的热交换率;当桥墩表面由自然对流(空气流速0 m/s)变为强制对流(空气流速5 m/s)时,桥梁能量桩的热交换率提高约22 W/m。

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    • 高海拔地区长横担输电塔-线体系覆冰风致动力响应分析

      付建明, 张丽娟, 马一丹, 齐永杰, 刘士远, 孟祥瑞, 刘玉萍, 田利

      输电线路易受大风、覆冰等多种灾害的影响而发生破坏,严重威胁我国能源安全。目前对于输电线路风灾、冰灾的研究多集中于低海拔地区,然而众多西电东送输电线路跨越广袤的高原地区,其中长横担输电塔占有较大比重,为了保障高海拔地区输电线路安全运行,本文依托某±800 kV 特高压直流输电工程,建立了长横担输电塔-线体系精细化模型,基于高海拔地区覆冰条件,分别建立了输电塔和输电线的覆冰工况。同时,考虑高海拔地区空气密度、地形地貌等环境因素的影响,对比分析了高、低海拔地区的风荷载特征。最后,基于高海拔地区覆冰工况和风荷载特点,开展了长横担输电塔-线体系的风振响应分析。结果表明,高海拔地区风剖面较为平缓,长横担输电塔-线体系横担处位移响应大于塔顶的位移响应,冰风荷载作用下结构最大位移响应均出现在横担端部中点处。

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    • 带肋超高性能混凝土与普通混凝土界面剪切性能研究

      王朋, 尤学辉, 史庆轩, 陶毅

      为研究超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土(NC)的界面剪切性能,设计并制作了13个UHPC-NC直剪试件,通过推出试验,讨论了UHPC肋条宽度、高度以及间距对界面破坏模式和抗剪承载力的影响。此外,基于ABAQUS建立了UHPC-NC试件的有限元模型,并进行了参数分析。结果表明:带肋UHPC-NC界面的破坏模式主要包括:完全界面破坏及UHPC肋条剪断;肋条外界面破坏及UHPC肋条间嵌入的NC部分破坏;肋条外界面破坏及UHPC肋条间嵌入的NC完全破坏。肋条宽度为10 mm的试件破坏模式主要为第一种,肋条宽度为15 mm和20 mm的试件对应后两种破坏模式。此外,整体来看,随着肋条宽度和间距的增加,界面的抗剪承载力和滑移也逐渐增加,表现出更好的延性;当肋条宽度为20 mm时,增加肋条高度有利于提高界面承载能力,但随着肋条高度的增加,其承载力提升效果显著降低。

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    • Investigating the Formation Mechanisms and Stability of a Massive Highway Landslide

      Aamir Asghar, 苏立君, 赵波, Faheemullah, Abrar Niaz

      Considering the landslide hazards along challenging roads, additional research is needed to understand advanced strategies and gain clarity. Therefore, multidisciplinary advanced methodologies were needed to assess the formation mechanisms and stability of complex landslides on the Muzaffarabad-Mansehra highway in Northern Pakistan. The main objectives were to investigate slope failures, identify the triggering mechanism of layered rocks, image subsurface geometrical configurations, and assess slope stability factors using field operations, remote-sensing tools, geomorphological mapping, geophysical imaging, and kinematics analysis. The findings indicate that the foliated Hazara Formation, being dragged, buckled, and overhung, is particularly susceptible to the geo-environmental conditions that triggered the landslide. Geophysical surveys revealed multiple layers of varying depth and thickness, highlighting the complexity of the landslide. Low resistivity zones indicated the presence of unconsolidated, water-saturated materials and highly sheared substances (0.325-1350 Ωm), whereas high resistivity zones were associated with overburden, including alluvium, boulders, and dry slate fragments (1510-26092 ?m). Seismic refraction tomography indicated low P-wave velocities (400-1800 m/s) within highly saturated overburden, reworked blocks, and surficial weathering. The subsurface layers are interspersed with fragmented pieces of high-density rock and massive boulders, displaying P-wave velocities within the 3000-5000 m/s range. Both tomographic methods revealed a fracture zone extending 30 m deep, posing a significant risk of catastrophic occurrences. The sliding surface was found to be 25-30 meters deep at the crown and 45 meters deep in the main body. Kinematic analysis identified wedge failure as the primary failure mode along highway cuts. The findings of this study demonstrate the significance of employing integrated strategies in comprehending the underlying mechanics of landslide hazards within the context of highway engineering endeavors. Furthermore, these integrated procedures are highly advantageous in efficiently eliminating the associated risks posed by such hazards.

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    • 不同含水状态下微生物珊瑚砂桩单桩复合地基模型试验研究

      申春妮, 章懿涛, 方祥位, 张伟, 胡丰慧

      微生物珊瑚砂桩复合地基是利用MICP技术固化珊瑚砂成桩与珊瑚砂组成复合地基,具有就地取材、对原状砂土扰动小及对岛礁生态环境影响小等优势,在岛礁工程建设中具有良好的应用前景。通过不同工况下的微生物珊瑚砂桩单桩复合地基模型试验,研究了地基相对密实度(50%、65%、72%)、面积置换率(8%、14%、20%)、含水状态(干燥和饱和)和水位升降对复合地基承载特性的影响规律。试验结果表明:干燥状态下复合地基的承载力及桩侧摩阻力随地基相对密实度和面积置换率增大而增大;复合地基的桩身轴力和桩土应力比随地基相对密实度增大而减小,随面积置换率增大而增大;提高地基相对密实度和面积置换率可有效提高复合地基承载力。饱和状态下复合地基的承载力约为干燥状态的49 %-66%;饱和状态相对于干燥状态桩身最大轴力和桩侧摩阻力减小,桩土应力比增大。两次水位升降对微生物珊瑚砂桩单桩复合地基的承载特性影响较小。研究成果为微生物珊瑚砂桩复合地基工程应用提供参考。

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    • 正常交通下大跨斜拉桥主梁刚度评定的虚拟静载试验方法

      亓兴军, 杨洪超, 张斌, 孙鹏, 曹三鹏, 郭冬梅

      为探究虚拟静载试验方法评定大跨径斜拉桥主梁刚度的可行性,以某一斜拉桥为研究对象,对其进行静载试验和环境激励下的模态测试试验。设计主跨跨中截面中载和偏载试验,测量静载试验下各个测点的静力挠度;通过环境激励采集主梁的振动信息,识别模态参数,基于kriging插值方法对斜拉桥的实测振型进行模态扩展,预测斜拉桥主梁跨中截面在静载试验荷载作用下的模态挠度,与实测静载挠度对比;设计满足加载效率的虚拟静载试验方案,计算虚拟静载下的挠度校验系数,评估斜拉桥主梁刚度。结果表明:环境激励下的模态测试可以准确识别桥梁的模态参数信息;利用kriging插值方法扩展的前四阶振型预测桥梁的模态挠度,与实测静载挠度的相对误差小于10%,满足工程精度的要求,说明模态挠度应用于大跨径斜拉桥的工程准确性;虚拟静载试验方法与静载试验所得挠度校验系数相比,相差较小,评定结果均小于1.0,表明该斜拉桥主梁承载状况良好,充分说明了虚拟静载试验方法在正常交通下评定大跨斜拉桥主梁刚度具有较好的可行性与有效性。

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    • 淋滤作用下固化石油污染土的力学性能及污染物迁移演变历程

      李敏, 于禾苗, 李辉, 赵末炎

      理清环境效应下固化石油污染土力学性能及污染物迁移扩散演变历程是推进污染土工程再利用的关键前提。选择石灰和粉煤灰为固化材料,结合淋滤试验和COMSOL Multiphysics软件,通过滤后界面含油量分布评价淋滤环境下固化作用对石油迁移的控制性,以土体界面强度和变形的演变为指标评价淋滤环境下固化污染土的力学稳定性。研究结果表明:石灰粉煤灰固化可解决污染土在淋滤作用下存在的污染物迁移扩散甚至大量迁出问题,实现对土中石油污染物迁移的良好控制。淋滤作用下固化污染土的界面含油量始终接近于初始设定状态,迁移率仅为1.35%~2.76%;淋滤作用下固化污染土的力学参数变化幅度与围压及污染物浓度正相关,但都仅在初始受力的10 s内存在波动随后强度值稳定在5.77×104~6.07×104 N/m2,位移最大波动值为1.73×10-3~6.46×10-2 mm。固化污染土的力学稳定性良好,安全系数(Fs)达10以上。石灰粉煤灰固化石油污染土可同时兼顾环境和工程需求,具有工程再利用潜力。

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    • 小曲率半径盾构隧道施工阶段管片水平轴线偏移预测模型研究

      朱春洲

      为探明小曲率半径盾构隧道施工引起管片水平轴线偏移规律,预防管片错台破损等不良现象发生,本文基于修正的纵向等效连续化模型,并通过构建小曲率半径条件下温克尔地基梁挠曲微分方程,建立了小曲率半径盾构施工阶段管片水平轴线偏移预测模型,并依托南昌市城市轨道交通3号线盾构隧道工程验证了预测模型的工程适用性。结果表明:本文模型的预测结果与现场监测结果拟合良好,满足工程经验允许的误差限值要求,且相关规律基本保持一致,可有效解决小曲率半径条件下盾构隧道施工过程中管片水平轴线偏移量的计算问题,为类似隧道工程的顺利建设提供了有效的理论指导与参考。

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    • 人工智能在工业园区废水处理中的应用研究现状及展望

      张涛, 陈猷鹏

      工业园区废水处理体系是减少废水污染物和提高园区水环境质量的重要步骤。自然条件波动、废水进水冲击、污染物成分多样性和废水处理技术的复杂性导致工业园区废水处理系统的不确定性和复杂性。这些不确定性导致工业园区出水水质和运行成本的波动,以及后续受纳水体的环境生态风险。近年来,人工智能技术已成为减少废水处理复杂性和风险性的有力工具。本论文通过对人工智能技术在废水处理中的应用进行大规模的文献计量分析,系统地回顾了人工智能技术在工业园区废水处理中的监控、污染物去除、节能、管理和废水回用等五个方面的应用,并对典型人工智能技术的适宜的应用场景、预测精度和应用局限性进行了总结。最后,我们展望了在废水处理厂中利用人工智能技术的新研究前沿的潜在未来方向,同时提出了人工智能在解决复杂实际应用中的污染物去除、成本降低、废水重复利用和管理等方面的挑战。本研究有望为人工智能应用于工业园区废水处理的潜在机遇和挑战提供宝贵的见解。

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    • 丙二酸-抗坏血酸协同浸出废旧三元电池有价金属研究

      李涌, 周鸿波, 赵建树, 臧曦, 马科壹, 张佳峰, 何頔

      近年来,对锂离子电池(LIB)的需求急剧增长,但正极中的诸多基本组成元素,如锂、钴、镍价格昂贵且对外进口依赖严重。目前,大多数湿法冶金浸出方法都是基于使用“无/有机酸+H2O2”体系,但存在环境污染、安全隐患和效率问题。因此,本研究提出了一种新的环保、安全、高效的浸出工艺,以丙二酸和抗坏血酸为浸出剂和还原剂。在最佳条件:丙二酸浓度为0.4 mol/L、抗坏血酸浓度为0.2 mol/L、固液比为30 g/L、浸出温度50 ℃,浸出时间50 min;锂、镍、钴、锰的浸出率均大于95%。动力学拟合验证结果表明浸出过程符合“缩芯模型”且表观活化能低于以往“有机酸+ H2O2”的值;故抗坏血酸的加入能够有效促进丙二酸浸出正极材料中的有价金属,提高浸出效率;红外光谱、XRD结果表明浸出过程中丙二酸与过渡金属的配位形式为C3H2O4M(M为过渡金属Ni、Co、Mn)。

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    • MICP修复重金属污染溶液及矿化垃圾土试验研究

      许耀东, 章荣军, 黄小松, 郑俊杰

      我国不少垃圾填埋场经过“超长服役”,产生了许多新的环境问题。重金属含量较高的垃圾渗滤液易对填埋场周边水体造成污染,填埋场开采扩容产生的矿化垃圾土也具有Cd、Pb、Zn和Cr(Ⅲ)等重金属超标现象,在资源化利用过程中容易造成二次污染,因此垃圾填埋场重金属污染问题亟待解决。近年来,MICP技术固定重金属的能力被广泛探究,其中巴氏芽孢杆菌因环境适应性强,脲酶表达量高而备受关注。但相关研究中的修复对象主要为污染溶液和普通污染土壤,其与垃圾渗滤液以及矿化垃圾土在污染成因和化学成分等方面明显不同。鉴于此,本研究开展巴氏芽孢杆菌修复重金属污染溶液和污染矿化垃圾土试验,探究巴氏芽孢杆菌生物修复重金属的可行性,分析生物修复前后矿化垃圾土中重金属形态变化以及修复机理。结果显示,巴氏芽孢杆菌对溶液中Cd、Pb、Zn和Cr(Ⅲ)去除率可分别达到95%、84%、5%和98%,对矿化垃圾土中可交换态Cd、Pb、和Zn去除率亦可分别达到74%、84%、62%,可交换态Cr(Ⅲ)修复处理前含量几乎为0;经生物修复,矿化垃圾土中可交换态和碳酸盐结合态重金属含量降低,铁锰氧化物结合态和残渣态重金属含量增加;同时,矿化垃圾土中含Fe成分和MICP过程产生的碳酸钙沉淀共同促进重金属向更稳定形态转化。

      • 1
    • 增强再生骨料固载混菌对混凝土裂缝自修复性能影响试验研究

      韩瑞凯, 张家广

      微生物诱导沉积碳酸钙沉淀可实现混凝土裂缝的自修复,微生物载体可以有效提高混凝土基体内部微生物存活率从而改善混凝土的自修复效果,然而目前的载体存在力学性能差、与水泥基材料兼容性差以及费用高等问题。本文提出一种基于增强再生骨料固载混菌的裂缝自修复混凝土,通过再生骨料增强时间对混凝土抗压强度和自修复性能的影响研究确定再生骨料合理矿化增强时间,并揭示了再生骨料矿化增强和混凝土裂缝自修复机理。试验结果表明:再生骨料合理增强时间为7d,矿化增强后再生骨料的吸水率和压碎指标降低幅度分别为20.5%和9.5%;混凝土抗压强度提高幅度为8.6%;经56d的修复养护后,基于增强再生骨料固载微生物的混凝土裂缝平均修复宽度和完全闭合率分别达到了0.44mm和73%;再生骨料表面沉淀物呈规则方块状、晶体类型为方解石,裂缝部位沉淀物呈规则的方块状和针簇状,晶体类型为方解石和文石。

      • 1
    • 加载介质对HDPE土工膜鼓胀变形力学性质的影响

      李政, 李旺林, 汪万升, 于海瑞, 薛霞

      为查明加载介质是否对土工膜鼓胀变形力学性质产生影响,选择0.2mm、0.3mm、0.6mm三种厚度的HDPE土工膜为研究对象,分别以气体和液体作为加载介质,进行环形约束下的球形鼓胀变形试验,得出结论:(1)加载介质对土工膜胀破时的胀破压力和鼓胀高度影响较大,液胀下的胀破压力比气胀平均高出约34%、最高为50%,液胀破坏时鼓胀高度比气胀平均高出约22%、最高为30%;随着膜厚度的增加,液、气胀下胀破压力之差缓慢减小,鼓胀高度之差亦缓慢减小。(2)加载介质影响土工膜鼓胀变形发生发展的过程,气、液胀下土工膜鼓胀变形表现为不同的弹性、屈服、强化和破坏变形阶段;弹性阶段,二者变形相似,但液胀下张应力弹性极限相对较高;屈服阶段,气胀下变形持续时间相对较长,且屈服滑移较为显著;强化阶段,二者相似,但液胀下张应力强度极限相对较高;破坏阶段,气胀下迅速胀破,而液胀下则在冠顶产生较大的局部变形,表现为发生较大的变形量;随着膜厚度增加,液、气胀鼓胀变形中,相同应变下的张应力差值呈现降低的趋势。(3)加载介质影响土工膜胀破时的破坏形态,气胀时土工膜为线状破坏面,并随着膜厚增加破坏长度减小;液胀时土工膜均为带状破坏面。(4)加载介质对土工膜球形鼓胀变形力学性质和破坏特征的影响,主要与介质的压缩特性、传力特性、粘滞性,以及不同介质所形成的膜下压力荷载分布和高分子链段的重新取向、重结晶有关。研究成果可供确定土工膜鼓胀破坏强度参考借鉴。

      • 1
    • GFRP带肋筋粘结性能试验研究与简化本构模型

      张望喜, 刘鑫, 胡彬彬, 向贞航, 袁超, 易伟建

      为研究GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)带肋筋与混凝土之间的粘结性能并改进已有本构模型的实用性,制作了14组试件进行梁端式试验,探讨混凝土强度、保护层厚度、配置箍筋以及GFRP带肋筋之间相互作用对粘结性能的影响。试验采用位移控制加载方式,对加载力、自由端滑移值和加载端滑移值进行了测试记录,观察了粘结界面的破坏情况,并基于试验结果提出了简化粘结-滑移本构模型的方法。试验结果表明:梁端式试验主要发生拔出破坏和劈裂破坏;粘结-滑移曲线的滑移值与肋间距有关,波峰间距基本与肋间距一致;混凝土强度和配置箍筋会影响粘结界面的破坏模式和损坏程度,进而影响粘结滑移性能;保护层厚度增加对粘结滑移性能的有利影响在一定范围内有效;二次拉拔试验结果表明试件中GFRP带肋筋的粘结性能存在相互影响。简化后粘结-滑移本构模型在能够较好地拟合试验数据的基础上进一步增强了实用性。

      • 1
    • MICP加固花岗岩残积土渗透性研究

      王延宁, 黄龙剑, 陈前, 俞缙, 刘士雨

      MICP技术经试验验证可以显著降低固化土壤的渗透系数,然而缺少关于MICP固化土壤渗透系数的理论计算。本文基于理论推导和试验验证的方法,研究MICP加固花岗岩残积土的渗透特性。通过酶促反应动力学方程,假设MICP的反应速率线性衰减,推导得到MICP拌合加固土体CaCO3生成量表达式;更进一步的,基于MICP技术原理,通过CaCO3生成量和菌液的体积计算得到CaCO3晶体的粒径和个数,计算加固试样的孔隙比、迂曲度和颗粒比表面积,代入修正的Kozeny-Carman方程,得到MICP加固花岗岩残积土渗透系数的理论表达式。结果表明: 所提出的CaCO3含量表达式能良好地预测MICP拌合加固花岗岩残积土的CaCO3含量,CaCO3的产量早期增加快,后期增加变缓慢并逐渐趋于稳定;胶结液浓度在0.5~1.25 kmol/m3范围内时,浓度越高,生成的CaCO3越多;推导的MICP固化花岗岩残积土渗透系数表达式与试验结果拟合良好,渗透系数早期降低快,后期降低变缓慢并逐渐趋于平稳;胶结液浓度为0.50 kmol/m3、0.75 kmol/m3、1.00 kmol/m3和1.25 kmol/m3的试样渗透系数最终分别降低了35%、40%、45%和55%。最后通过算例进一步说明采用本方法预测MICP固化花岗岩残积土的渗透系数具有较好的适用性,为设计计算提供参考。

      • 1
    • 螺牙高度对螺纹桩竖向承载特性影响研究

      徐丽娜, 齐晨晖, 郑俊杰, 黄占芳, 孙爽

      为探明竖向荷载的作用下螺牙高度对螺纹桩承载特性及桩周土体的影响,本文通过室内半面模型桩试验,结合数字图像相关技术(DIC),研究了不同的螺牙高度、不同荷载条件对桩身承载性能、桩周土体破坏特征、桩周土体位移场的影响。采用Abaqus数值模拟方法对模型试验的结果加以验证,并扩展了螺牙高度的取值范围,分析了螺纹桩桩身极限承载力与材料利用率、桩周土体应力场分布随螺牙高度变化的规律。结果表明:增加螺牙高度可提升桩身承载力,增大桩周土体位移影响范围,延缓桩侧土体剪切破坏的发展;随着桩身沉降量增加,桩顶荷载由桩侧阻力承受为主,逐渐演变为由桩端阻力承受为主;螺牙高度的增加虽然能够提升桩身极限承载力,但桩身材料利用率存在峰值。

      • 1
    • 生物酶辅助氧化镁碳化过程砂土加固试验研究

      何稼, 屈思源, 杭磊, 黄安国

      基于微生物或酶诱导碳酸盐沉积(即MICP和EICP)过程的固土技术,具备固化强度高、环境友好等特点,但是目前也存在处理效率低、耗时长等局限。为克服这些局限,本文将研究另一种新型高效的生物固土技术,即基于植物脲酶辅助氧化镁碳化(酶辅助碳化)过程的固土法,探索其处理方法、效果和作用机理,并与单纯的氧化镁碳化、EICP和水泥等方法进行比较。结果表明,采用酶辅助碳化加固法时,一遍处理强度可达0.92 MPa,且试样的强度显著高于单纯氧化镁处理(0.30 MPa)、EICP处理(0.28 MPa)和水泥处理(0.69 MPa)。酶辅助碳化加固法处理试样的制备方式对强度影响较大。相比于注入法,采用拌合法处理的试样强度高了3倍。此外,添加少量脱脂奶粉后,酶辅助碳化加固法处理试样的强度进一步提升了约70 %,达到了1.30 MPa。通过微观结构和矿物成分分析发现,酶辅助碳化处理后,固化物填满了砂颗粒之间的孔隙,将砂颗粒结合在一起,形成稳定网格空间结构,且相比于不添加脲酶的试样,其中的水合碳酸镁混合物含量较高,中间产物水镁石含量较低。

      • 1
    • Mn/GAC-臭氧微纳米气泡催化氧化染料废水影响因素研究

      魏婕, 朱艳丽, 王淑晋, 王若男

      臭氧催化氧化工艺结合微纳米气泡作为一种新的途径处理染料废水,解决了染料废水中难生物降解的有机污染物和降低染料废水的色度问题,具有较好的应用前景。以模拟阳离子染料废水为研究对象,采用硝酸锰/活性炭(Mn/GAC)作为催化剂,使用臭氧催化氧化工艺结合微纳米气泡曝气技术处理阳离子染料废水。以色度去除率作为考察指标,在确定阳离子染料废水的初始浓度和臭氧浓度的基础上,对催化剂使用量、废水的初始pH和废水的初始温度三个因素进行正交实验,考查其对阳离子金黄X-GL染料废水处理效果的影响。实验结果表明:采用微纳米气泡臭氧催化氧化对去除阳离子金黄X-GL染料废水色度能达到较好的效果。当催化剂的投加量为3.5 g/L,初始pH值为9.4,初始温度为23.6℃,在此最佳组合条件下进行验证实验,实验结果表明最佳色度去除率为95.6%。说明该工艺处理染料废水达到了预期效果,具有一定的指导意义。

      • 1
    • UV/Fe(Ⅲ)工艺对络合态重金属的去除效果及机理分析

      丁语馨, 杨正恒, 马晓明, 余瑾, 金青海, 何頔

      UV/Fe(III)工艺是一种处理络合态重金属的新型组合工艺,该工艺先通过Fe(III)的置换作用释放游离重金属离子,然后通过UV辐照对有机配体进行降解,最后通过碱性沉淀去除络合态重金属。在本研究中,以Cu(Ⅱ)-EDTA、Ni(Ⅱ)-EDTA为目标污染物,采用UV/Fe(III)工艺对其进行去除,通过去除效果对比和机理分析,对组合工艺去除效果差异的内部机理进行阐述,并提出相应的优化方案。研究结果表明,UV/Fe(Ⅲ)工艺对Cu(Ⅱ)-EDTA、Ni(Ⅱ)-EDTA的去除效果存在较大差异,对两种络合态重金属中Cu、Ni的去除率分别为70%和41%。通过高效液相色谱(HPLC)、分光光度法、苯甲酸(BA)探针实验,确定Cu(Ⅱ)-EDTA、Ni(Ⅱ)-EDTA的去除效果差异的主要原因是Fe(Ⅲ)对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的置换效果有明显差异,置换率分别是85%、22%。对Ni(Ⅱ)-EDTA置换过程分别进行Fe(Ⅲ)投加量和反应温度优化,结果表明反应温度优化可以显著提升Fe(Ⅲ)对Ni(Ⅱ)-EDTA的置换效率。将反应温度提升至35℃,Ni去除率从41%提升至60%。反应温度在UV/Fe(Ⅲ)工艺中对Ni(Ⅱ)-EDTA的去除至关重要,适当升温有助于提高置换率进而提升去除率。

      • 1
    • 海洋微生物电解细胞生物传感器在阳极正电位下的增强性能及其生物膜特性

      曹媛媛, 张超群, 刘想, 成亮, 杨阳

      用海洋沉积物接种两个相同的基于微生物电解池(MEC)的生物传感器,并在两个不同的阳极电位下操作,即相对于Ag/AgCl为-300 mV和+250 mV。在正阳极电位条件下操作的MEC生物传感器被发现在阳极上具有电化学活性的微生物群落,例如Shewanellaceae、Pseudoalteromonadaceae和Clostridiaceae家族的成员。然而,脱硫单胞菌科、脱硫杆菌科和脱硫杆菌科的成员仅在负阳极电位MEC生物传感器中被发现,它们是严格厌氧的。与从负阳极电位MEC生物传感器获得的生物传感器相比,正极电位MEC传感器显示出几个优点,包括更快的启动、显著更高的最大电流产生、将可同化有机碳(例如乙酸盐)的检测极限提高了5倍,以及对低溶解氧的耐受性。

      • 1
    • 钢桁腹-混凝土组合箱梁外接式节点疲劳性能试验研究

      谭映梁, 祝兵, 崔圣爱, 毕昕宇, 张振, 卢宝洁

      为探究钢桁腹-混凝土组合外接式节点的疲劳性能并验证该新型结构应用于高速铁路桥梁的可靠性,设计制作了两个缩尺比为1:3的节点模型并开展了疲劳试验,研究了组合外接式节点疲劳破坏模式、荷载-位移关系和荷载-应变曲线,考察了不同应力幅作用下外接式节点疲劳受力特征。试验结果表明:在设计应力幅作用下,组合外接式节点疲劳寿命超过251万次,节点未破坏且刚度未减小,抗疲劳性能满足要求;在1.4倍设计应力幅作用下,节点实测疲劳寿命为140万次;外接式节点的疲劳破坏模式为受拉侧外露节点板的开裂,组合外接式节点疲劳性能的控制构造细节是外露节点板与加劲板之间的焊缝连接细节;疲劳裂纹引起节点板的应力重分布,裂纹上下节点板的应变最多减小了81%,裂纹附近节点板应变最多增大了33%;根据一点法所得S-N曲线,组合外接式节点对应于设计应力幅53.2 MPa作用下的疲劳寿命为436万次,是设计寿命的2.18倍。

      • 1
    • 轨道交通结构建模验证与弹簧隔振器损伤参数分析

      付伟庆, 狄会霖, 赵亮, 王建

      城市轨道交通结构中,一般采用浮置板下设弹簧隔振器来减小振动传递和保证行车平稳和安全性。由于列车荷载的长期反复作用,弹簧隔振器在疲劳作用下会出现刚度减小、损伤和吊空现象,作为隐蔽部件其损伤很难被巡检发现。应用ABAQUS有限元软件建立车辆-轨道耦合模型,选取深圳地铁某区段浮置板实测振动数据对模型进行验证。采用均匀设计法对弹簧隔振器发生不同损伤数量、损伤程度和损伤位置工况进行参数试验设计,通过模型模拟计算得到各损伤参数对浮置板振动响应的量化影响程度。计算结果表明:对浮置板加速度和位移影响最大的是弹簧隔振器的损伤位置,影响权重分别为50%和49.3%;其次是损伤数量,影响权重分别为28.4%和27.9%;最后是损伤程度,影响权重分别为21.6%和22.8%。研究成果可对城市轨道交通结构隔振器设计与列车运行安全监控提供参考。

      • 1
    • 三轴应力条件下温度循环变化对大足石刻砂岩力学特性的影响

      蒋思维, 王成龙, 刘东升, 郭亚琛, 仉文岗, 陈卉丽

      石窟寺岩体长期受冷热交替作用的影响,其力学特性随之发生变化,这会对石窟寺的保护利用工作造成影响,本文以重庆大足石刻石窟砂岩为研究对象,通过三轴压缩试验,对大足石刻砂岩的力学特性展开试验研究。试验过程设计不同冷热循环次数、不同高温和低温持续时间、不同冷却方式等多种试验工况,以分析不同温度变化对大足石刻砂岩的峰值应力和应变、弹性模量、内摩擦角、黏聚力和破坏形态的影响。研究结果表明:(1) 经过冷热循环后,砂岩的力学性能发生劣化,强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角有不同程度的减小。(2) 冷热循环作用后,砂岩的峰值应变增加。(3) 三轴压缩的破坏形式以单剪切面的剪切破坏为主,经过冷热循环后,破坏变复杂,出现“Y”型共轭剪切破坏。(4) 围压可以改善力学性能,增加岩样强度和弹性模量。

      • 1
    • 基于声发射的致密砂岩细观破裂模拟研究

      李皋, 吴雪锋, 杨旭, 冯佳歆

      为了揭示三轴压缩下砂岩的细观破裂规律,本文以砂岩室内三轴压缩试验为基础,结合非均质晶质模型(Grain-Based model, GBM)和矩张量理论模拟砂岩内部裂纹衍生、声发射事件及破裂强度发展特征,推导出砂岩内微裂纹衍生过程、声发射响应特征规律,从细观尺度上综合分析裂纹以及声发射事件的时空演化过程。研究结果表明:在三轴压缩下砂岩的起裂阶段内,微裂纹在试样内部随机分布,位移场呈水平层状分布。随着载荷增加,微裂纹增多并逐渐贯通成两条宏观裂纹,位移场偏移且非均质性明显;裂纹在孕育期发展缓慢,当达到发展期时,裂纹以极高的非线性速率增长,裂纹发展顺序为晶间拉伸裂纹、晶间剪切裂纹、晶内拉伸裂纹、晶内剪切裂纹;试样内部拉伸裂纹占比高达83.2%,以拉伸破坏为主;试样声发射事件数与裂纹条数呈负指数关系,单次声发射事件产生一条微裂纹次数占比为75.60%,声发射事件数、微裂纹数与破裂强度近似呈正态分布。

      • 1
    • 风电机组混凝土-钢混合塔筒技术现状与发展趋势

      王丹, 徐军, 贺广零, 吴强, 李宇翔

      为开发利用低风速、高切变地区的风资源,需增加风电机组的轮毂高度,目前工程应用的高塔架方案主要有三种,分别是全钢塔筒、全混凝土塔筒(全混塔筒)以及混凝土-钢混合塔筒(钢混塔筒)。本文首先对比了三种塔筒的技术特点,结果表明采用钢混塔筒兼具全钢塔筒与全混塔筒的优点,并克服其缺点,是应对高塔架挑战的优选方案。然后,本文围绕塔筒形式(倒角正方形、圆锥形、倒角三角形、腰形、正多边形以及“自升式”),综述了钢混塔筒技术的发展历程和研究现状,并将国内钢混塔筒技术发展归结为三个发展阶段与三个技术流派。再后,本文介绍了国内外钢混塔筒的行业标准,并概述了现有提升钢混塔筒性能、优化成本、缩短施工周期及健康监测的关键技术研究。最后,本文总结了钢混塔筒技术研究中存在的问题与挑战,包括:结构统型、采用子模型分析技术、可靠性研究、老旧钢混塔筒的升级改造及超高钢混塔筒研究,对新产品的开发提供借鉴与参考。钢混塔筒具有稳定性高、使用寿命长、建造成本低等特点,可满足大型风电机组的发展要求。

      • 1
    • 多孔介质中角膜-液桥流对毛管压力曲线的影响

      王冠雄, 胡冉, 兰天, 陈益峰

      毛管压力曲线是模拟岩土非饱和渗流或多相渗流过程的重要本构关系. 在排水过程中,当湿润相饱和度趋近于残余饱和度时,多孔介质中将形成角膜和液桥流动现象. 这种角膜-液桥流对排水条件下毛管压力曲线的影响机制,目前还缺乏深入研究. 本文搭建微流控可视化实验平台, 在6组不同孔隙结构和粗糙度的微流体中开展了准静态排水实验, 实现了多孔介质中角膜-液桥流的细观观测,量化了这一现象对毛管压力曲线的影响. 实验结果表明:角膜-液桥流主要出现在饱和度较低的情况, 将导致湿润相的残余饱和度降低0.21~0.32. 角膜-液桥流的出现与孔隙介质的湿润性密切相关, 粗糙的固相表面会降低湿润相的接触角, 使角膜-液桥流更容易出现. 角膜-液桥的影响与液桥的数量正相关. 随着孔隙率和非均质性的减小, 角膜-液桥流的影响将更显著. 本文研究揭示了多孔介质中角膜-液桥流对毛管压力曲线的影响,对于低饱和度条件下多孔介质毛管压力曲线的理解与表征具有重要的科学意义.

      • 1
    • 燃煤渣基地聚物的制备及热活化效果的研究

      黎梦珂, 包申旭, 张一敏, 黄慕洋

      针对燃煤渣的低活性、难处理等问题,以低碳环保的理念为核心对燃煤渣基地聚物的制备工艺和煅烧效果进行了研究。通过单因素试验探讨了煅烧温度、激发剂掺量和液固比等对地聚物抗压强度的影响,并得出了燃煤渣基地聚物的最佳配合比。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等手段研究了地聚物的水化产物和微观形貌,揭示了煅烧过程和地聚合反应前后的矿物相变化,阐明了强度增强机理。结果表明:本研究设计的以氧化钙为主、十二水磷酸三钠(TSPH)为辅的联合激发方式成功制备出28 d抗压强度达到34.5 MPa的地聚物。氧化钙提供的碱性环境、成核位点和TSPH提供的磷酸根都有助于促进燃煤渣中活性组分溶解和复杂凝胶相形成,这是地聚物抗压强度的重要来源。此外,在低于1000℃的高温煅烧条件下,燃煤渣不具备像煤矸石、粉煤灰等固废的热活化性,高温煅烧反而会降低燃煤渣的化学反应活性。

      • 1
    • 软土区堆载对桥梁桩基偏位影响及其纠偏措施研究

      唐钱龙, 李双龙, 魏丽敏, 李正亮

      软土区过大堆载将造成邻近桥梁桩基产生明显偏位,对桥梁安全服役极为不利。结合某堆载致软土区桥墩偏移工程案例,考虑软土侧向变形时效性特征,开发软土固结-蠕变模型材料子程序,建立堆载-桥墩结构有限元模型,研究堆载作用下软土区桥墩-承台-桩基结构的时效性偏移特性,揭示桥墩-承台-桩基结构横向偏移机理,并针对现场条件提出有效合理纠偏措施。结果表明:随着堆载时间的延长,桩身响应沿深度分布发生显著变化,同时堆载引发的软土时效性横向变形致使作用于桩侧的横向附加压力逐渐增大,但其沿深度的分布范围基本不变,并且主要分布在软弱土层深度范围内;基于桩身截面承载极限弯矩的评估,所研究桥墩各桩基仍处于安全状态,但应注意承台与桩基连接处以及软弱层与硬土层界面处的弯矩;提出的卸载+高压旋喷桩加固纠偏措施可以达到预期纠偏效果。研究成果可为有关被动桩基的长期变形预测及类似堆载致桥墩偏移事故的整治工作提供参考。

      • 1
    • 杉木根径及含量和分布类型对根土复合体饱和渗透系数的影响研究

      胡兵立, 苏立君, 谢奇峻

      植物根系对土体的水力特性具有重要的影响,但关于乔木根系对土体饱和渗透系数的定量研究缺乏。本文通过自制渗透实验箱采用定水头实验方法针对重塑根土复合体开展了不同根径(1~3mm,3~5mm,5~8mm)及含量(根体积含量:0.4%~2.4%)和根的分布类型(水平和竖直)对其饱和渗透系数影响的定量研究。实验结果表明,相同根径条件下根土复合体饱和渗透系数与根体积含量存在线性正相关关系,但随着根径的增加,该线性关系斜率不断降低。对实验结果的统计分析揭示了根表面积含量是影响根土复合体饱和渗透系数的主要因素,并构建了不同分布类型(水平和竖直)下的根的表面积含量与其饱和渗透系数之间的线性定量关系;根竖直向分布的根土复合体饱和渗透系数随根表面积含量的变化率是水平分布的1.8倍左右以上研究成果可在原位实验受限的情况下用于计算根土复合体的饱和渗透系数,为降雨条件下覆被斜坡稳定性分析提供支撑。

      • 1
    • 超大城市洪涝灾害成因综合解析——以重庆市为例

      仉文岗, 王云浩, 胡庆芳, 孙伟鑫, 金君良

      近年来,极端天气事件呈现趋多趋强态势,变化环境下洪涝灾害频发给社会经济发展带来了严峻的挑战。重庆是我国西部超大城市和成渝城市群“双核”之一,主城区地貌以山地、丘陵为主,受到上游江河来水和三峡库区回水的双重影响,洪涝灾害风险突出。本文以重庆市历年洪涝灾害事件为基础,梳理了重庆市防涝减灾现状,分析了水文、地理、地形、城市化、气象等因素对重庆市洪涝灾害发生频率和强度的影响,结合这些洪涝灾害致灾因子,进一步对重庆市的孕灾环境和承灾体进行了分析。最后提出了针对重庆中心城区洪涝治理的对策建议。分析发现,重庆市洪涝灾害受多种因素综合影响,特殊的地理位置和山地城市的地形条件决定了重庆防洪治涝的艰巨性;重庆市河流纵横,山高谷深,完全具备发生洪涝灾害的孕灾条件;现今应充分考虑气象水文和经济社会发展新情况,根据三峡水库等建成后的洪涝灾害特征和城区防洪防涝能力现状,及时优化城市洪涝灾害防御体系。

      • 1
    • 预应力RC-UHPC组合箱梁受弯性能研究

      夏樟华, 暨邦冲, 杨阳, 林上顺, 林建凡, 赵锦冰

      为探索吊装重量轻、施工便捷、耐久性强的新型组合箱梁,设计制作了以超高性能混凝土(UHPC)为腹板和底板,以普通混凝土(RC)为顶板的新型预应力RC-UHPC组合箱梁。开展受弯试验和有限元参数分析,探究试件的损伤机理和破坏模式。结果表明:试件破坏模式为适筋破坏,表现为受拉纵筋屈服及部分预应力筋断裂后,纯弯段RC顶板被压碎;UHPC抗拉强度、预应力筋配筋率对抗弯承载力影响较大;试件腹板纵向应变在高度方向上基本符合平截面假定。结合理论分析,提出抗弯承载力计算公式,利用所提出公式对试验构件及有限元分析模型的抗弯承载力进行计算,公式计算值与试验值、有限元计算值之比分别为1.014、0.960,具有较高的计算精度。相关研究可为预应力RC-UHPC组合箱梁在实际工程的推广及规范的制定提供理论依据。

      • 1
    • 基于相场法的裂隙岩体水-力耦合变形破坏机理数值模拟研究

      王扬淋, 王俣, 刘思佳, 寇苗苗

      探究水-力耦合作用下裂隙岩体的力学响应和破坏机制,对解决水-力耦合工况下岩体工程安全与稳定问题具有重要意义。基于Biot多孔介质理论及弹性理论,发展了一种水-力耦合相场数值模拟方法,提出交错时间积分方案来获得流体压力和固体变形的稳定解,其中所得到的控制方程式采用全饱和多孔介质弹性理论的体积应变分离和偏应变分离。通过模拟水力压裂与天然裂隙相互作用等数值算例验证了所提出的数值模型的有效性和正确性。此外,为探究实际工程开挖过程中的卸载破坏机理,结合钻孔注液试验数值实例,建立了一个裂隙岩体水-力耦合卸载破坏模型,模拟水-力耦合条件下,裂隙岩体卸荷破坏全过程。研究结果表明:水-力耦合卸载破坏过程中混合拉-剪裂纹的扩展和连接主导了最终破坏模式。初始围压、初始卸荷应力状态对剪切裂纹的发育具有促进作用,水压则反之。

      • 1
    • 内养护作用下混凝土耐久性研究进展

      罗大明, 李凡, 牛荻涛

      混凝土具有优良的力学性能和耐久性能,常规养护方法难以解决其早龄期自收缩和开裂问题。内养护技术可以有效改善混凝土内部湿度场,缓解混凝土收缩开裂,提高其耐久性。本文阐述了混凝土内养护机理,分析了内养护作用对混凝土耐久性的影响。预湿轻骨料或超强吸水聚合物掺入混凝土中,可以在骨料周围湿度降低时释放出水分,填充混凝土中非饱和孔隙,增加孔隙溶液的弯月面半径,达到内养护的目的;内养护作用会促进骨料周围水泥水化,提高骨料-浆体界面过渡区的密实度;缓解混凝土因自干燥产生的裂缝,提高混凝土抗裂性能;阻断侵蚀介质的传输路径,改善混凝土的渗透性和抗离子、气体等介质的侵蚀能力;内养护材料释水后会在混凝土中留下大量孔隙,这些孔隙可以释放混凝土孔隙溶液结冰产生的膨胀压力,提高混凝土的抗冻性;轻骨料的孔隙为膨胀凝胶的沉积提供了空间,从而降低碱-骨料反应的发生。文章总结了混凝土内养护技术的优势并展望了未来的应用前景,可为该技术的后续研究和工程应用提供参考。

      • 1
    • 预切缝辅助TBM滚刀破岩贯入荷载演化规律研究

      蒋亚龙, 徐彭楚璇, 曾建军, 徐长节, 熊扶阳

      基于TBM滚刀贯入室内模型试验,研究了三种不同破岩模式(完整岩样破岩、同轨迹破岩和异轨迹破岩)在不同围压条件下高强度花岗岩样贯入荷载演化特征,重点揭示贯入荷载-贯入度特征曲线、峰值荷载、最大跌落幅值变化规律,获取不同破岩模式在不同围压条件下TBM滚刀受力特性。结果表明:(1)高围压组贯入荷载-贯入度特征曲线较低围压先跌落,跌落幅度较小,但其对应贯入荷载并非峰值荷载,而低围压组初次跌落荷载为峰值荷载,且跌落幅值较大;(2)在中高围压10-15 MPa时,峰值荷载及贯入荷载最大跌落幅值均最小,表明此围压范围较利于TBM的掘进;(3)低围压条件下选用异轨迹破岩模式较同轨迹破岩模式能更有效降低TBM滚刀贯入荷载;但是同轨迹破岩模式的岩样发生楔裂破坏,其最大跌落幅值最小,更能减少刀具所受冲击荷载,减少刀具磨损。

      • 1
    • 隧道下穿引起管线非线性变形简化计算方法

      殷鑫

      城市地铁和地下通道修建过程中不可避免的下穿既有市政管线,引起管道变形,威胁管线安全。现有隧道下穿引起管线变形的预测理论多是采用的Winkler模型和Pasternak模型等弹性地基模型,缺少考虑土体-管道的非线性作用的理论。为此进一步考虑土体的非线性变形,提出了一种预测隧道下穿引起管线纵向非线性变形的简化计算方法。首先引入一种非线性地基模型,将既有刚性接头的市政管道视为非线性地基上的连续梁模型。其次,通过Peck经验公式和和考虑先建隧道影响的修正Peck公式,分别计算单线和双线隧道下穿引起管道轴线处的地层位移。然后假定管道与土体变形协调,建立隧道下穿引起管道变形的微分控制方程,接着通过有限差分法和牛顿迭代法得到管道的变形解答。最后,通过与已有离心机试验和两个工程案例的监测结果对比,验证了所提方法的合理性和适用性。结果表明:所提方法在砂土地层和黏土地层中均能较好的预测隧道下穿引起的既有市政管线的纵向变形;考虑平行双线隧道先后施工的影响后,可以较好的预测双线隧道穿越引起的管道变形;与Winkler地基、Pasternak地基和Kerr地基等地基模型相比,所提方法计算结果与实测结果趋势更为接近。研究成果提供了一种新的隧道下穿引起市政管线变形响应的预测方法,可为市政管道的安全评估与变形预测提供一定的理论支撑。

      • 1
    • 预制孔洞凝灰岩破坏声发射响应特性及预警研究

      邹海云, 许晓静, 许王亮, 宋战平, 张泽坤

      对不同岩桥长度的双圆孔洞凝灰岩进行单轴压缩试验及声发射测试,获取岩石变形破坏过程的声发射参数,研究岩桥长度对声发射响应特征的影响,并基于声发射特征参数分析预警前兆信息。结果表明:声发射参数随时间呈阶段性变化特征,岩石失稳破坏前有明显异常响应特征;AE能量随岩桥长度增大由群震型向孤震型转变,AE振铃计数经历了平静期、活跃期和突增区,AE RA/AF值对局部细小裂纹扩展较敏感,AE b值随时间经历了上升期、波动期及下降期,总体呈减小趋势;声发射各参数均存在岩石破坏前兆,将AE累计能量、AE累计振铃计数、AE累计RA/AF值突增点和AE b值的最低点作为“临界破坏前兆点”D,预警时效序列为:AE累计RA/AF值>AE累计振铃计数>AE累计能量>AE b值。

      • 1
    • 预应力RC-UHPC组合箱梁正截面抗裂性能研究

      林上顺, 暨邦冲, 夏樟华, 林建凡, 赵锦冰

      提出以抗拉强度高、耐腐蚀的超高性能混凝土(UHPC)为腹板和底板,以钢筋混凝土(RC)为顶板的预应力RC-UHPC组合箱梁,并制作了1根试件。开展抗弯试验,分析试件的裂缝开展规律与破坏模式;采用有限元软件对试验进行模拟,通过将有限元计算结果与试验数据进行对比,验证了有限元方法的计算精度,在此基础上建立了19个有限元分析模型,分析不同参数对开裂弯矩的影响;采用相关规范及既有文献资料,对预应力RC-UHPC组合箱梁的开裂弯矩与裂缝宽度进行计算。结果表明:试件加载至约33.3 %极限荷载时出现第一条裂缝,之后荷载-挠度曲线逐渐趋于平缓;开裂弯矩受预应力筋张拉系数、预应力筋配筋率、UHPC抗拉强度影响较大;采用基于换算截面的开裂弯矩计算方法与DBJ 43/T 325-2017中的裂缝宽度计算方法,分别计算预应力RC-UHPC组合箱梁的开裂弯矩及裂缝宽度,计算值与试验值、有限元计算值吻合较好。

      • 1
    • 三星堆祭祀区地表干缩开裂病害程度与土的性质关联性研究

      赵凡, 姚雪, 胡芮, 黎俊豪, 鲁海子

      干缩开裂为潮湿环境考古遗址典型病害,为探究三星堆祭祀区地表干缩开裂病害程度与土的性质关联性,通过土的性质分析和病害量化表征评估,采用灰色关联度法分析了土的性质6项相关指标与裂隙发育程度和裂隙破坏程度两方面的关联度,探论了各项指标对病害程度的影响大小和作用,及通过土的性质干预实现病害防控的可行性。结果表明,土的性质相关指标与病害程度关联度大小排序依次为:黏粒含量>黏土矿物含量>塑性指数>初始干密度>初始含水率、有机质含量。黏粒含量、黏土矿物含量和塑性指数为影响病害发育的控制性指标,此类指标越大,病害程度越严重。初始干密度、初始含水率、有机质含量为影响病害发育的参考性指标,初始干密度越小,裂隙破坏程度相对严重。通过土的性质干预仅能一定程度控制病害发育,例如提高初始干密度改变裂隙形态。

      • 1
    • 大足石刻石篆山危岩体稳定性评价及加固方案设计

      赵岗, 刘丹, 蒋思维, 麻润杰, 陶志刚, 彭柳升

      石窟寺及石刻类文化遗产由于长期在自然营力的作用下,极易受构造应力、裂隙扩张、雨水侵蚀等因素影响,产生严重的岩体失稳现象。以大足石刻石篆山摩崖造像为例,通过对石窟区的工程地质条件及区域岩石的宏观力学特性进行综合性分析,在此基础上分别对两处倾倒式(R1)和滑移式(R2)破坏模式下的危岩体进行量化评价,计算结果表明在考虑地震因素影响作用下,R1、R2危岩体的稳定性安全系数分别为1.39和1.20。鉴于石窟区文物保存现状和游客参观服务的特殊性,采取“锚杆加固+条石砌筑+裂隙灌浆+做旧处理”综合性加固措施,及时消除了石篆山摩崖造像重大险情,确保游客和文物安全。进一步通过位移和应力监测数据,发现加固后R1和R2危岩体的变形量控制在3 mm和6 mm范围内,验证了加固方案的有效性,为石窟区危岩体病害防治与加固提供一定理论依据。

      • 1
    • 双线平行盾构隧道任意布置方式下施工引起地表沉降预测模型研究

      王超, 邹金锋

      为探究双线平行盾构隧道任意布置方式下施工引起的地表沉降规律,需建立相关理论预测模型。考虑地层土体损失率和收敛模式的影响,以圆形隧道为例,通过引入等效土体损失参数以求得隧道收敛后的实际埋深,改进经典二维Peck模型。基于此,综合考虑隧道轴心连线与水平面夹角α、双线隧道半径(r1,r2)和隧道轴心间距D等3种主要影响因素,建立双线平行盾构隧道任意布置方式下施工引起地表沉降预测模型,通过实际工程的现场监测结果和数值模拟结果验证预测模型的工程适用性,并对双线平行盾构隧道任意布置方式下施工引起地表沉降的主要影响因素进行分析。结果表明:本文预测模型可用于解决双线平行盾构隧道任意布置方式下施工引起的地表沉降问题,且满足20%的工程精度要求;地表沉降曲线从“V”型至“W”型间变化的临界参数值[α,r2/r1,D/H']为[60°,2.0,1.0],可据此初步判断地表沉降曲线形状并检验地表沉降计算结果的合理性,为类似隧道工程建设中的地表沉降变形预测及控制提供了可靠指导。

      • 1
    • 氯离子环境中预应力锚杆腐蚀的分子动力学模拟

      杨文东, 张祥, 王英男, 井文君, 秦昊

      为了从微观层面揭示锚杆在复杂环境中的腐蚀破坏机理,将分子动力学方法引入到锚杆的腐蚀研究中,借助Materials studio软件建立分子动力学模型,引入到Lammps软件中进行分子动力学模拟,模拟研究了预应力锚杆在氯离子环境中的腐蚀特性,探究了氯离子溶液与锚杆表面间的微观作用规律。结果表明:在预应力和氯离子的耦合作用下,铁基体将吸收更多氧原子,促进氧原子与铁之间的结合,加速锚杆的氧化腐蚀钝化;预应力的施加削弱了锚杆内部原子的束缚,使得铁原子的运动趋势增大,更容易与其它原子相结合;氯离子会增大铁原子与氧原子的作用强度,促进铁与氧的结合,且氯离子会随着预应力的增大逐渐活跃;随着预应力增大,溶液中的氧原子由于更容易与铁发生反应形成稳定化学键,其运动特性逐渐减弱。氧化反应结束后铁基体表面会形成一层氧化膜,在氯化物溶液环境中,氧化层厚度明显增加,且预应力越大,氧化层越厚。

      • 1
    • 再生混凝土骨料与土工格栅的界面剪切特性研究

      吴建奇, 罗翔, 李敏, 陈腾

      随着经济持续发展和城市规模不断扩大,推行建筑垃圾的资源化利用和再生利用势在必行,再生混凝土骨料作为建筑垃圾筛分后的破碎物,有着广阔的应用前景。本文以4种不同粒径范围的再生混凝土骨料为研究对象,通过室内大型直剪试验研究了再生混凝土骨料与双向聚丙烯土工格栅的界面剪切特性。试验结果表明,孔径比越小,剪切界面的峰值剪应力以及残余剪应力越大,且峰值剪应力出现的位置越滞后;随着孔径比的减小,峰值似黏聚力和残余似黏聚力逐渐增大,峰值内摩擦角和残余内摩擦角也逐渐增大;加入土工格栅可以有效地减少在界面发生的剪胀现象;引入卡尔哈韦本构方程,通过线性拟合和对数拟合推导出剪切刚度的表达式,得到应力状态 (σn,τ)下对应的剪切刚度。本文揭示了再生混凝土骨料与双向聚丙烯土工格栅界面剪切的剪切机理,剪切刚度的确定在工程实践中对于评估变形机制和稳定性具有重要意义。

      • 1
    • 风电机组岩石锚杆式加固基础受力性能现场监测研究

      魏焕卫, 雷树立, 宋志鑫, 陈朝伟, 惠俊梅, 宋鹏, 郑晓

      针对风机运行期间所受荷载的复杂性,依托威海某风电机组基础加固项目,提出一种系统监测方法,结合现场环境评估加固基础的性能提升效果。从施工阶段到运行阶段,采集加固基础的塔筒应变、焊钉应变以及锚索轴力等,研究风机加固基础在不同工况下的受力响应及相关性分析,探讨基础加固后的性能提升效果及荷载传递机理。研究结果表明:加固区中各构件受力响应具有趋势相似性与幅值差异性,受力改善效果明显且均具有较大的安全度;该加固方法利用外包混凝土和焊接焊钉改变了结构受力边界,增加底层塔筒的约束刚度,使上部传递荷载重新分配,分担传递剪力,保证塔筒与混凝土共同变形。基于此加固方案下提出的系统监测评估方法,可以有效、及时地掌握加固系统各构件的受力状态,保证后续风电机组运行安全;该加固方案改善了基础、岩石锚杆和法兰的受力状态,基础整体受力性能得到保证,为后续风电机组基础优化工程提供了一定的参考。

      • 1
    • 植物-电动耦合修复重金属污染土的效能及其强化机制

      李敏, 赵博华, 于禾苗, 齐振霄, 李辉

      重金属污染土壤的净化效果直接影响修复后土体的再利用。以Cd、Cu、Ni、Zn、Pb污染土壤为研究对象,采用改进环绕式电极布置,以植物-电动耦合修复下土壤的净化度及土壤性质为重点,理清关键因素,揭示耦合强化修复机制。结果表明:植物-电动耦合修复下不同重金属的去除率均较单一修复有所提高,重金属赋存形态及植物对重金属的响应是影响修复效果的关键因素。改进环绕式电场的施加可积极调动更大范围土壤中的重金属向植物根系迁移聚集,解决了植物修复中重金属可及性和生物活性低的问题;同时,植物修复的协助有利于改善电动修复对土壤性质的不利影响,解决了聚焦效应和高能耗问题。植物-电动耦合修复联合了重金属的空间分布改善、重金属生物利用度提升、植物生长代谢强化及土壤微生物生命活动调节等作用机制,有效提高了重金属污染土壤的净化度,且修复后土体可维持稳定的pH(6.27~7.91)、电导率(108~159 μs/cm)及低能耗(13.76~18.81 kWh/m3),符合生态、经济及“双碳”发展三重需求,有助于推进污染土壤的可持续利用。

      • 1
    • 紫外线消毒系统中超声波抑垢的机制及参数优化研究

      陈光, 赵志伟, 李莉

      紫外消毒技术因具有无须投加化学药剂、消毒广谱性、不产生消毒副产物等优势越来越受重视,但石英套管结垢引起的消毒效果难以保障成为限制紫外消毒技术发展的瓶颈。本研究在污水厂紫外线消毒渠中搭建中试实验装置,利用超声波抑制石英套管结垢,研究结果表明超声波可通过延长结垢诱导期来抑制垢的生成;以相对紫外线强度为考察对象,通过单因素实验确定超声波功率、清洗周期、超声时间合适的范围分别在500-1000W、0.5~1.0d、20~40min;对于使用时间为0年、0.5年、1年、3年和5年的石英套管,超声波均有很好的抑垢效果。为了进一步优化参数,采用 Box-Behnken设计法和响应面分析方法对主要因素加以优化,得到了响应面回归模型以及最优解。结果表明,超声波技术抑垢清垢的优化工艺参数为超声波功率P=965.057W,清洗周期T=0.540d,超声时间t=34.263min,预测相对紫外线强度最大值为1.011。通过统计学检验,模型具有良好的拟合性,在优化工艺条件下得到的相对紫外线强度预测值与试验值接近,误差为0.89%。

      • 1
    • 基于挣得碳值的施工现场碳排追踪模型

      宋广翰, 卢昱杰, 王娜, 李佩娴

      土木工程施工过程中温室气体排放集中且强度大,亟需监测和控制其环境绩效。然而当前施工碳排放评估多在施工前或竣工后开展,很少关注施工过程中环境绩效监测问题。论文基于施工定额理论、信息物理系统技术与挣值管理逻辑开发了一个被称为挣得碳值管理(Earned carbon value management, ECVM)的绩效评估模型,用于评估项目施工过程中的碳排放绩效,提升施工场地碳排放管理的精度和效率。该模型将施工碳排放与工程完成量、资源消耗量相挂钩,提出了三个关键参数和四个关键指标。上海市某建筑主体工程项目的实证分析表明,ECVM能够在施工过程中分析施工进度与碳排放之间的关系,并根据碳排放绩效指标分析偏差产生原因提出针对性的纠偏措施。本文中介绍的模型具有通用性,可以用于任何施工项目的碳排放管理。

      • 1
    • 桥梁拉索动力响应监测数据质量评价分析

      邓扬, 张强, 钟国强, 柳尚, 徐润, 鞠翰文

      桥梁拉索动力响应监测数据中存在大量的低质量数据,现有的监测数据检测研究集中于时域波形异常的明显异常数据,然而监测数据中还存在时域波形正常,但频域特征混乱的数据,这类数据无法准确地获取桥梁拉索动力特性。针对该问题,将现有的异常数据检测拓展为数据质量评价,同时对明显异常数据和频域混乱数据进行检测。采用卷积神经网络(CNN)和数据频域特征建立了桥梁拉索动力响应监测数据质量评价方法,实施流程包括:采用快速傅立叶变换(FFT)将时域数据序列转化为功率谱密度函数(PSDF),利用格拉姆角场(GAF)方法对PSDF序列进行可视化,进而搭建CNN模型对监测数据质量进行自动化评价。以某斜拉桥的拉索加速度监测数据为例开展了应用研究,研究结果表明,与时域序列检测方法相比,PSDF序列检测方法能够更好地区分正常与频域混乱数据,具有更高的评价准确率;利用两个传感器监测数据建立的CNN模型对所有26个传感器监测数据质量评价准确率均在94%以上;此外,该方法建立的评价模型应用到另一座类似桥梁的监测数据质量评价中,准确率也达到了95%。

      • 1
    • 机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土梁受弯性能的影响

      张淑云, 刘建波, 杨旭龙, 李 强, 白苗苗

      为探究机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土梁受弯性能的影响,设计制作了5根机制砂掺量为0%,30%,60%,80%,100%的自密实轻骨料混凝土梁进行四点弯曲试验。研究不同机制砂掺量的自密实轻骨料混凝土梁在荷载作用下的挠度曲线、跨中挠度和裂缝分布形态,探究机制砂掺量对其开裂弯矩和受弯承载力的影响规律。结果表明:各试验梁截面平均应变符合平截面假定,荷载—挠度曲线基本相似。随着机制砂掺量的增加,自密实轻骨料混凝土梁产生次裂缝更多、裂缝分布更加均匀,在屈服前的同级荷载作用下,最大裂缝宽度减小;而跨中挠度和极限承载力在机制砂掺量为80%时达到最大,相较于自密实轻骨料混凝土梁分别提高了16.13%和6.62%。采用轻骨料混凝土挠度计算公式,各试验梁挠度计算值与试验值有所差异。试验梁开裂弯矩采用规范公式计算,计算值与试验值差异较大。通过试验结果分析和受弯承载力计算,得出自密实轻骨料混凝土机制砂最优掺量为60%~80%。

      • 1
    • 基于多弹簧模型的浮搁柱脚节点建模方法研究

      詹鑫, 邱洪兴, 陆维杰

      浮搁是传统木结构中柱脚的典型构造形式,在水平荷载作用下木柱易出现摇摆现象。木柱的摇摆行为表明浮搁柱脚节点具有半刚性特征,对木结构抵抗侧向荷载和维持整体稳定性具有重要作用。本文提出了一种摇摆木柱柱脚节点的建模方法,通过在柱脚布置一排轴向弹簧以模拟柱底-础石接触界面的受力状态。基于OpenSees平台建立对应数值模型,通过与精细化有限元模型及大量相关文献中实验数据进行对比,验证该建模方法的有效性。同时对影响该建模方法的部分因素进行分析,包括柱脚弹簧接触刚度、分布模式、弹簧数量及材料本构。研究结果表明,该建模方法对接触刚度相对不敏感,建议木柱有效受压深度为木柱半径以确定各弹簧单元接触刚度;三种分布模式均适用于该建模方法,弹簧单元的数量应不少于10个;对于高轴压比木柱,在建模过程中应采用考虑弹簧单元进入塑性的ElasticPP材料本构。

      • 1
    • 钢主梁桥基于支座强迫位移法合龙控制理论依据研究

      赵智航, 周世军, 周操, 陈增顺, 何盈盈

      支座强迫位移法是一种在钢主梁桥合龙施工中常用的控制方法,但目前对于支座强迫位移法施工控制过程的理论研究基本处于空白。本文基于欧拉梁挠曲微分方程,采用积分法求解了支座施加强迫位移合龙和一次成桥两种状况的三跨连续梁挠曲闭合解,两种状况下所得的梁挠曲函数完全一致,证明了在弹性状态下基于强迫位移法合龙的梁式结构可实现理想一次成桥效果。最后,结合某三跨连续钢桁梁桥合龙工程实例,验证了强迫位移法在实桥合龙线形控制中的效果。该理论证明可为支座强迫位移法的工程应用和推广提供理论依据和技术参考。

      • 1
    • 基于电化学反应的软土电渗界面电阻试验研究

      胡浩, 甘淇匀, 周建, 马郁春, 蒋熠诚, 朱则铭

      针对电渗加固软土地基能耗高,黏土-电极界面电势损失大的问题,从电化学反应角度出发,研究电极反应对界面电阻的影响。利用自行研制的一维电渗固结装置,开展电极材料和通电模式两大关键因素的室内试验研究,探究黏土-电极界面电阻变化趋势,并利用电化学界面电阻模型阐述其机理。试验结果表明:电极反应改变界面电化学特性,影响界面电阻进而影响电渗排水速率;阳极界面电阻受电极反应影响明显,长期通电情况下EKG电极阳极界面电阻较小,而金属电极则在浓差电阻和表面膜阻的共同影响下阳极界面电阻较大;采用优化通电模式有利于缓解界面极化现象,抑制界面电阻增长。

      • 1
    • 微生物加固钙质砂压缩前后细观尺度变化试验研究

      吴秉阳, 王磊, 蒋翔, 史金权, 刘汉龙

      MICP是岩土工程领域新兴的一种环境友好型砂土加固技术,可以用于提高钙质砂的工程性能,但由于MICP加固钙质砂试样的复杂结构,需要对其细观尺度展开研究以解释宏观现象。本文运用CT扫描技术,对三轴压缩前后的微生物加固钙质砂试样进行三维重构,分析加载前后试样细观尺度变化。研究中发现使用CT扫描得到的二维灰度图像可以显示试样的孔隙分布,且在二维灰度图像的降噪处理过程中非局部均值滤波算法具有良好的降噪效果。在此基础上进行三维重构,最后发现加载前试样孔隙主要分布在试样高度方向三分之一处、三分之二处及试样两端,加载后这部分区域的孔隙会有所增加,即加载过程中试样的破坏主要集中在试样本身已有的薄弱区域。在三维重构基础上分割显著破坏面,显示低应力水平下试样破坏模式为X共轭剪切破坏,而在高应力水平下的破坏模式为单斜面剪切破坏。

      • 1
    • 大足石刻北山石窟悬吊锚杆加固工程的稳定性研究

      冯太彬, 刘珂源, 雷啸天, 蒋思维, 陈卉丽, 张兵峰, 麻润杰, 陶志刚

      大足石刻北山168窟在多年的风化作用和自重应力的影响下,石窟壁和其顶板位置出现了大量的裂缝现象,导致了洞窟顶部围岩的稳定性变差面临失稳坍塌的危险,为了能够有效对平顶石窟顶板破碎围岩进行加固,本文针对现场的地质情况采用了一种悬吊锚杆的顶板加固方式。首先根据现场调查确定出顶板裂缝的分布规律,总结出石窟顶板开裂的主要原因,然后利用新奥法的思想在考虑最不利围岩受力的情况下计算出锚杆的锚固长度,最后利用数值模拟的手段分析了悬吊梁加固方法在降雨条件下石窟顶板的位移变化情况以及应力情况,结果表明:在悬吊锚杆加固条件下,其顶板各个方向位移均不超过1mm;石窟洞口位置及洞内位置应力较为集中,最大拉应力小于砂岩的抗拉强度值,顶板围岩处于稳定状态;悬吊锚杆支护过程中锚固段承受拉应力,平均所受拉应力为4.3MPa,受力情况较好。从现场加固前后曲线数据可以看出悬吊梁加固工法减少了裂缝的波动值,可以认为在悬吊锚杆加固条件下石窟保持稳定状态,该悬吊锚杆加固方式为类似平顶石窟薄板破碎顶板的稳定性支护提供参考。

      • 1
    • 基于锈胀裂缝宽度的损伤混凝土梁的可靠度分析?

      柏玉良, 金伟良

      通过引入疲劳损伤因子和徐变损伤因子,建立了含疲劳和徐变损伤混凝土梁保护层锈胀开裂后钢筋锈蚀深度的计算模型;并根据混凝土结构耐久性设计标准,建立了由锈胀裂缝宽度控制的耐久性极限状态方程;运用Monte-Carlo数值模拟方法计算了6根混凝土试验梁在裂缝宽度限值范围内的可靠度;并采用验算点法,计算了腐蚀电流密度、混凝土抗压强度、保护层厚度和钢筋直径等四项参数的灵敏度。研究结果表明:随着锈蚀时间的增加,可靠度将从0.9下降到0.1,并且在60%疲劳寿命次数的循环荷载作用后,持荷时间增加3个月对梁的可靠度影响较小;保护层厚度的增加和钢筋直径的减小均可以提高梁的可靠度、减缓结构可靠度在钢筋锈蚀前期的下降速度,并且9mm的钢筋直径可以作为损伤混凝土梁耐久性设计的参照值;腐蚀电流密度、保护层厚度和钢筋直径三项参数的灵敏度较大,因此这三项参数是耐久性极限状态可靠度的主要影响因素。

      • 1
    • 深基坑注水与水下开挖设计计算方法研究

      邹志炎, 刘盛林, 张逸博, 傅旭东

      注水与水下开挖是一种新型的基坑开挖方法,用来解决基坑地下水与江河水有稳定联系时传统的坑外降水与坑内排水方法无法实施的问题。提出了深基坑注水与水下开挖的设计计算方法,结合钢板桩围堰深基坑工程,制定了注水与水下开挖方案,建立了相应的数值模型来研究深基坑先降水形成旱地工作条件开挖、再注水进行水下开挖、水下浇筑封底混凝土后再降水所对应的支护结构受力与变形规律,对注水高度进行了优化。结论如下:先降水形成旱地工作条件时最大降水深度取决于坑底土体抗流砂、管涌的稳定性,开挖深度从2m增加至7m时,支护结构水平位移增加了53.6%,坑底塑性隆起量的最大值逐渐增大至59.0mm;再注水进行水下开挖时,增加注水高度可有效减少坑底土体的隆起变形及支护桩的水平位移,临界注水高度为9m,当注水高度超过该临界值后其抑制坑底和支护桩变形的效果会减弱。封底混凝土厚度取决于其抗浮稳定性和强度,钢板桩嵌固深度取决于水下浇筑混凝土后再降水工况下的支护结构整体稳定性。研究成果对类似深基坑的设计与施工具有参考价值。

      • 1
    • 螺栓布置对钢-木组合梁弯曲性能影响试验研究

      吴珍珍, 唐盛华, 王解军, 刘瑞越

      为推广直径10mm以内的螺栓紧固件在钢-木组合结构中的应用,研究螺栓横向排数、螺栓直径和螺栓纵向间距对钢-木组合梁弯曲性能的影响。通过设计一种下部是工字钢梁、上部是木板、上下部由螺栓连接的组合梁,对8根试验梁进行三分点弯曲荷载试验,分别观察其破坏模式、跨中挠度变化、跨中截面应变和梁端部钢-木交界面滑移效应,分析不同螺栓参数对钢-木组合梁抗弯力学性能的影响。试验结果表明:钢-木组合梁的主要破坏模式为:组合梁跨中挠度达到跨度的1/27时,发生变形破坏;组合梁具有较高的抗弯承载力与位移延性系数,各试件钢-木交界面最大相对滑移为2mm~6mm;螺栓布置参数中,螺栓纵向间距对对组合梁跨中钢-木交界面的应变差影响最大,螺栓直径影响较小;提出了钢-木组合梁螺栓面积比的概念,即螺栓总面积与木板受压面积的比值,随螺栓面积比的增加,尽管位移延性系数减小,但试件抗弯承载力明显增长、交界面最大滑移逐步减小。通过合理的螺栓面积比范围可快速计算出螺栓的用量范围,为此类钢-木组合梁的实际应用提供设计参考。

      • 1
    • 复合型絮凝剂CaCl2-APAM-PAC快速处置高含水率泥浆试验研究

      马英建, 方舟, 程慧峰, 苏彬, 梁登钦, 秦新皓, 何斌

      在工程建设当中废弃泥浆含水率极高,且对环境的影响极大,解决其脱水问题为面临的主要问题。针对高含水率泥浆泥水分离问题,选择三种絮凝剂氯化钙(CaCl2)、阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)和聚合氯化铝(PAC),设计3因素4水平正交试验,采用综合平衡法,选定48h脱水量和上清液pH值等为指标,进行极差分析和方差分析,着重找出最佳复合絮凝剂组合。通过正交试验结果和SEM微观分析等对絮凝机理进行讨论。试验结果表明,将脱水量随时间变化曲线划分为高、中、低脱水区和快速脱水阶段、慢速脱水阶段,则泥浆脱水速率整体呈现减小趋势,其中高脱水区组在12 h时也具有较高的脱水量,即满足快速脱水的要求;三种絮凝剂存在一定协同作用的效果。通过正交试验的极差分析和方差分析,复合絮凝剂的最优组合为泥浆总质量的0.25 % CaCl2 + 0.12 % APAM + 0.17 % PAC;根据机理分析,可将复合絮凝剂絮凝过程分为以下五个阶段:电中和阶段、架桥阶段、吸附成团阶段、网络沉降阶段和固化增强阶段。

      • 1
    • 基于截面分类的U形钢-混凝土组合梁外包钢板件宽厚比限值

      程睿, 余元林, 章珈瑜, 张青峰

      为研究U形钢组合梁基于截面分类的外包钢板件宽厚比限值,对5根U形钢组合梁试件进行单调静力加载试验。分析了不同外包钢腹板受压区高厚比及受压翼缘宽厚比情况下,U形钢组合梁的破坏模式、荷载-位移曲线及塑性变形能力。试验结果表明,外包钢板件宽厚比对U形钢组合梁的屈曲变形和塑性变形能力有着直接影响,所有试件在达到峰值承载力前均发生了局部屈曲,破坏模式为弯曲塑性破坏。同时,通过有限元参数分析结果表明,外包钢腹板与受压翼缘之间的非线性行为相互影响,板件的屈曲时刻随着相邻板件宽厚比的增大而提前,增大外包钢板件宽厚比会降低U形钢组合梁的塑性发展程度。基于试验与有限元参数分析结果,提出了U形钢组合梁的Ⅱ类截面(Class 2)外包钢板件宽厚比限值建议,并将该限值与规范限值进行对比分析。

      • 1
    • 基于机器学习多孔生物炭对CO2吸附性能预测

      陈一飞, 张晓晴, 谭康豪, 汪俊松, 覃英宏

      多孔生物炭含有丰富的多尺度孔隙结构,使其具有优异的CO2吸附性能。针对传统以试验数据建立的CO2吸附预测模型存在精度低、计算复杂等不足,本文采用梯度提升决策树(GBDT)、极端梯度增强算法(XGB)、轻型梯度增压机算法(LGBM)等机器学习方法对生物炭吸附CO2进行模型预测,并对预测结果进行对比分析。结果表明:影响CO2吸附量的前三个因素依次为生物炭的比表面积、C含量、O含量。3种算法均可以有效地预测生物炭对CO2吸附性能。相比之下,LGBM的预测精度最高,达到94%;GBDT对于异常样本数据处理方面有显著优势;而XGB对不同测试集变化的预测结果更加稳定。该模型结果可为调控和优化生物炭组成和结构提供具有重要的参考意义。

      • 1
    • 重力井曲面摩擦摆支座及其抗震性能

      曹飒飒, 张飞涛, 张力文

      在强震或近场地震动作用下,传统隔震支座桥梁存在支座有残余位移和桥墩内力响应大的问题。受科学馆重力井曲面设施的启发,本文拟提出一种基于重力井曲面的变刚度摩擦摆支座。其曲面由内部的球面和外部的重力井曲面构成。首先,基于理论推导,揭示其水平剪切方向的恢复力模型。其次,设计并制作了一个足尺变刚度摩擦摆支座试件,并对其进行拟静力试验,以进一步探究其滞回特性和力学性能。摩擦材料采用抗压性能优越的改性超高分子量聚乙烯。最终,通过数值模拟,比较研究了重力井曲面摩擦摆支座和球形支座的动力特性。试验发现了变刚度双摩擦摆支座上下滑动面呈不对称滑动的现象。改性超高分子量聚乙烯摩擦材料可以满足支座对摩擦垫局部应力大的需求。此外,与普通球形双摩擦摆支座相比,重力井曲面摩擦摆支座能够大幅度减小地震动作用下的内力需求,且具有和小半径球面摩擦摆支座一样优越的自复位性能。

      • 1
    • 纤维含量对加筋土宏微观特性的影响

      陈志波, 郭学文, 戴梦兰, 赖汉江, 谢永宁

      纤维含量是影响加筋土的重要参数,现有研究中纤维含量的取值范围一般较小,对较大纤维含量加筋土的物理力学性能尚不清楚。因此,为了研究较大纤维含量对稻草纤维加筋土的影响,本文设置了10个纤维质量分数,采用直剪试验进行研究,探讨了不同纤维含量对加筋土强度特性的影响,并通过扫描电镜试验(Scanning Electron Microscope,SEM)和核磁共振测试(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)对纤维加筋土的微观结构特征进行分析。结果表明:加入纤维可有效提高土体的抗剪强度。纤维加筋土的增强机理与纤维含量有关,较小的纤维含量对土体孔隙率影响不大,加筋土以土骨架为基础;当纤维含量较大时,孔隙率明显增长,加筋土的主体结构将由土骨架和纤维骨架组成。本文的研究成果可为纤维材料在地基处理和边坡防护等实际工程中的设计和施工提供参考。

      • 1
    • 锈蚀PC梁疲劳寿命预测及界面滑移区量化研究

      戴理朝, 刘静瑾, 王磊

      重复荷载和锈蚀共同作用会造成预应力混凝土(PC)构件疲劳损伤,降低其使用寿命。本文以钢绞线疲劳裂纹扩展尺寸、混凝土疲劳累积残余应变为损伤参数,综合考虑钢绞线疲劳裂纹扩展、界面锈蚀疲劳粘结退化及混凝土疲劳损伤的影响,提出了考虑力筋残余应变的粘结滑移区不协调变形量化方法及锈蚀PC梁疲劳寿命预测方法。然后通过试验数据验证了预测方法的合理性,并讨论了不同预应力、锈蚀程度和应力水平作用下锈蚀PC梁界面疲劳粘结滑移情况。研究结果表明:提出的预测方法可有效预测界面滑移情况及锈蚀PC梁的疲劳寿命;预应力大小是影响锈蚀PC梁发生疲劳粘结滑移的重要参数,随着锈蚀率、应力水平的增加,构件易发生疲劳粘结滑移,而预应力的增加可有效减少界面疲劳粘结滑移的发生;在高应力水平下更严重的应变不协调会导致更大的残余滑移,滑移量曲线及其斜率随着应力水平的增加而整体抬升、变陡。

      • 1
    • 新型两阶段屈曲约束支撑滞回性能试验研究

      袁涛, 孙童非, 刘烨, 戴靠山, 朱哲明

      为提升传统屈曲约束支撑的性能,特别是解决传统阻尼器在主震-余震型地震作用下发生断裂后无法为结构提供抗侧刚度和耗能能力的问题,提出了一种新型两阶段屈曲约束支撑(Two-stage Buckling-restrained Brace, 简称TS-BRB)。TS-BRB的耗能单元由三个横截面沿纵向渐变的Q235钢板串联组成,中部的耗能段在地震中首先发挥耗能作用,若该段发生断裂,约束单元中的限位卡槽能够确保端部耗能段继续工作,从而使TS-BRB具备较传统BRB更高的耗能能力。TS-BRB的滑移距离通过调整限位卡槽的长度来限制,从而满足结构减震设计的使用需求。TS-BRB的试验结果表明:该阻尼器的滞回曲线饱满,滞回曲线形状符合理论预期;TS-BRB具有明显的二阶段耗能特性,耗能单元的端部耗能段在中间耗能段断裂后可继续工作,断裂后的附加累计耗能为断裂前的138.41%。TS-BRB解决了传统BRB在断裂后随即失去承载和耗能能力的问题,能够为结构提供更大的耗能储备。最后使用ABAQUS建立实体单元数值模型,发现模拟与试验的滞回曲线吻合较好。

      • 1
    • FRP加固混凝土梁界面应力的时变规律研究

      姚未来, 刘元雪, 孙涛, 穆锐, 严仁章

      本研究立足于粘贴FRP加固结构技术大量应用的背景,对长期持荷条件下加固混凝土梁FRP端部、中部混凝土裂缝附近界面应力的时变规律开展研究。建立分析FRP应变的有限元模型,通过模拟结果与实测结果的对比验证有限元法的适用性。对FRP端部区域的时变应力采用有限元法和解析法进行分析,对端部胶层溢出、结构二次受力情况做了考虑;对混凝土中部裂缝附近区域的时变应力采用解析法进行分析。结果表明,混凝土徐变导致界面应力随时间增大,剥离破坏的风险增大;胶层蠕变导致应力随时间缓解,有助于避免剥离破坏,该结论对上述两个区域均适用,且不受胶层溢出、二次受力的影响。FRP端部区域时变应力的有限元结果与解析解结果吻合良好。

      • 1
    • 牺牲桩截面特性对圆柱桥墩局部冲刷影响试验研究

      魏凯, 冉彭鑫, 裘放, 洪杰

      墩前牺牲桩防护是减小桥墩局部冲刷的主要措施之一,现有的牺牲桩防护桥墩局部冲刷的研究主要集中于圆形截面,对牺牲桩截面特性对桥墩局部冲刷的影响关注较少。本文通过单向流循环水槽构建冲刷环境,开展不同直径与不同截面牺牲桩防护单桩桥墩局部冲刷物理模型试验并,试验通过水下高清摄像以及倾斜摄影技术实现了对局部冲刷深度发展历程和冲刷平衡时刻的冲刷坑形态的精准测量,进而探究了牺牲桩直径与截面形式对机采集模型局部冲刷深度并利用倾斜摄影测量技术对达到冲刷平衡的冲刷坑形态进行影像扫描。首先对无防护单桩桥墩局部冲刷进行分析,并验证倾斜摄影技术可靠性;然后对不同直径与不同截面牺牲桩防护单桩桥墩局部冲刷进行防护效果的影响规律分析。研究结果试验表明:牺牲桩直径与截面形状是影响桥墩局部冲刷防护效果的关键因素,牺牲桩对后方桥墩的防护效果随牺牲桩直径的增大而增大,相比方形和圆形截面牺牲桩,菱形截面牺牲桩对桥墩的冲刷防护效果更好;牺牲桩防护会影响后方桥墩冲刷坑变化的剧烈程度,防护效果越好,后方冲刷坑变化越平缓;牺牲桩防护会加快冲刷达到平衡状态的时间,牺牲桩直径越大,到达冲刷平衡状态的时间越短。由此得出结论,采用牺牲桩开展桥墩局部冲刷防护时,应合理确定牺牲桩尺寸和截面特性,从而提高冲刷防护效果。

      • 1
    • 基于三维离散元的岩爆突变点处动力行为与能量演化研究

      魏蕤, 赵程, 钱源

      岩爆失稳时刻的灾变启动机制是揭示岩爆机理的关键。为此参考失稳理论和刚度理论设计了岩爆体-围岩组合试样的三维离散元数值模型,并通过二次开发实现了系统能量演化过程的可视化,成功模拟了岩爆的抛掷现象。据此研究了系统失稳的时序特征和能量演化规律,结果表明:灾变启动时刻岩爆体到达峰值应力略早于围岩体,岩爆体峰值后自身的破裂软化形成了对围岩体的主动卸荷,使其应力由增变降。被卸荷的围岩体发生向岩爆体的快速回弹变形,并通过做功使自身储存的弹性能向岩爆体汇聚,两者的能量被岩爆体瞬间一并释放,引发块体的抛掷。在此过程中两子系统相互作用形成的正反馈调节机制,使破裂过程逐步加快,最终引发动态失稳。研究成果可为岩爆的机理的深入揭示提供理论参考和技术支持。

      • 1
    • 不同含水率花岗岩残积土-格栅界面循环剪切特性

      周卫东, 陈舒祺, 刘飞禹, 刘洪波

      含水率对土工格栅加筋的花岗岩残积土力学特性影响较大,为研究不同含水率下花岗岩残积土-格栅界面循环剪切特性,通过室内大型直剪仪开展了一系列循环剪切试验,分析了4种含水率(13%、19%、25%、32%)、3种竖向应力(50、100、150kPa)、4种剪切频率(0.2、0.5、1、2Hz)和4种剪切幅值(5、10、15、20mm)条件下筋土界面的剪应力-剪切位移曲线、抗剪强度、剪切刚度、体积应变等。试验结果表明:含水率为32%时土体饱和,筋土界面峰值剪应力和剪切刚度在循环剪切过程中先增加后降低,50、100、150kPa竖向应力作用下峰值剪应力初始增幅分别为6.2%、22.3%、33.0%,表明竖向应力越大筋土界面初期增幅越大,而非饱和含水率下筋土界面呈现剪切软化特征;竖向应力为50kPa时,筋土界面在含水率为25%时达到抗剪强度峰值,竖向应力为100kPa、150kPa时,筋土界面循环抗剪强度与含水率呈负相关,降幅为35.47%、43.17%;筋土界面在循环剪切作用下发生剪缩,含水率为13%、19%、25%、32%时筋土界面最终剪缩量分别为4.6、7.7、8.6、7.2mm,表明剪缩量随着含水率的升高先增大后减小;各含水率下,筋土界面最大剪切刚度随剪切频率的升高先降低后增大,随剪切幅值的增大而减小,0.5Hz的剪切频率对筋土界面剪切刚度弱化作用最强。

      • 1
    • 基于可靠度理论的中低速磁浮车-桥系统轨道梁动力系数研究

      王力东

      受轨道不平顺影响,磁浮车辆运行时轨道梁动力系数具有明显的不确定性。为准确计算轨道梁动力系数,首先建立了由磁浮车辆、简支梁桥、悬浮控制系统组成的中低速磁浮列车-桥梁竖向耦合振动模型。其次,结合正交随机函数思想和数论选点理论,发展了轨道不平顺降维模拟方法,使得对不平顺代表样本的模拟仅需两个随机变量。最后,基于概率密度演化理论和等价极值原理,提出了轨道梁动力可靠性评估方法,该方法能准确获取动力系统的概率密度函数、累积分布函数以及轨道梁的动力可靠度。数值算例以长沙中低速磁浮线路为背景,通过将现场实测结果和蒙特卡罗法对比,验证了本文计算方法的可靠性。进一步地,探讨了车速、车重和轨道不平顺粗糙度对轨道梁动力系数和可靠度的影响。结果表明:60~140 km/h车速范围内,轨道梁动力可靠度计算结果均为1,但由于车速80 km/h时车辆荷载主频与轨道梁竖向振动基频接近,使得该车速下动力系数数值和离散性最大;轨道梁动力系数随车体质量的增加而减小;轨道不平顺粗糙度对轨道梁动力系数影响显著,若要求轨道梁动力可靠度计算结果为1,轨道不平顺幅值应控制在5.03 mm以内。

      • 1
    • 酸性腐蚀花岗岩冲击荷载能量演化试验研究

      于天煜, 周小平

      化学腐蚀可以对岩体力学性能产生劣化作用,从而对实际工程产生影响,因此研究化学腐蚀下岩体的动力学响应有非常重要的意义。本研究利用分离式霍普金森压杆(SHPB)测试系统对两种不同pH值(3和5)的KHSO4溶液浸泡后的花岗岩试样进行动态冲击试验,另设一组无腐蚀过程的原状试样作为对照,考察0.15 MPa气室压力下酸性环境腐蚀后花岗岩的能量演化效应。研究发现,随着溶液pH值的降低和腐蚀时间的增长,能量吸收率升高,峰值应力和峰值应变都在降低,表明随着化学腐蚀的增强,花岗岩变形能力变差,更易破坏。

      • 1
    • 双向荷载下组合剪力键剪切机理及抗剪强度计算

      马亚飞, 胡涛, 章拔超, 周彪, 王磊, 张建仁

      为研究双向荷载作用下组合剪力键剪切性能,建立了组合剪力键有限元模型,并结合试验进行了验证;对比了双向和单向推出荷载作用下组合剪力键的破坏形态,研究了双向荷载与组合剪力键抗剪强度比的关系,量化了混凝土强度和贯穿钢筋直径对组合剪力键抗剪强度的影响;揭示了组合剪力键剪切破坏机理,通过多变量回归分析,建立了双向荷载作用下组合剪力键抗剪强度计算模型。结果表明:侧压荷载有效抑制了混凝土横向膨胀,混凝土板出现一条纵向主裂缝和少量横向微裂纹,单向推出荷载作用下,组合剪力键因混凝土板劈裂裂缝贯通而失效;侧压荷载可增加组合剪力键抗剪强度,但混凝土强度较高且贯穿钢筋直径较大时,双向荷载效应较小,抗剪强度比仅为1.05;双向荷载作用下,抗剪强度随混凝土强度和贯穿钢筋直径的增加而显著增加。

      • 1
    • 电化学介导的氨氮回收:原理,现状与展望

      李依凡, 张淏泉, 周鹭, 韩乐

      在环境质量提升和碳达峰、碳中和背景下,当前的氮循环模式存在人工固氮/脱氮过程重复耗能、可持续性不佳的问题。针对氨氮的污染-资源双重属性特征,研发污水中氨氮的资源化处理技术亟需关注和思考。在各种氨氮回收技术中,电化学技术具有反应快速、装备简单、操作便捷等优势,已经成为热门研究方向。本文综述了电化学介导氨氮回收技术的研究与发展现状:围绕电化学系统中不同形态氨氮的迁移转化机制,介绍了回收技术的主要原理;聚焦电极与膜材料对氨氮回收性能的强化作用,分析了相关工艺的能效水平;展望了双碳背景下技术革新的内在需求,建议未来从系统高性能元件开发、能量削减与功能拓展/智慧化运行等方向推进电化学介导氨氮回收技术的高质量可持续发展。

      • 1
    • 负温环境下电养护对砂浆成型温度及早期强度的影响

      杨州州, 毛江鸿, 李碧雄, 钱伟, 李莉斯

      为了研究负温环境下电养护对掺甲酸钙早强剂的砂浆早期强度发展的影响,向砂浆内掺入胶凝材料质量百分数2%的甲酸钙早强剂,并在-10℃环境下通以交流电进行电养护。试验过程中,通过温度仪监测了不同通电参数下砂浆内部温度实时变化,最后测试了不同通电参数下砂浆通电1d的强度以及后续标准养护3d、7d的强度。试验结果表明:砂浆中添加甲酸钙后能够有效降低电阻从而提高通电效率,添加甲酸钙的砂浆试件初始电阻为未添加甲酸钙砂浆的1/4,使其在较低外加电压下取得良好升温效果;甲酸钙在电养护1d后同样具有明显的早强作用,可以促进砂浆早期强度发展,掺甲酸钙砂浆的3d、7d强度较相同通电参数下的未掺甲酸钙砂浆分别提高了59%、29%。

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    • MICP固化三峡库区黏性紫色土试验研究

      夏振尧, 董欣慧, 胡 欢, 张 伦, 朱志恩, 闫茹冰, 刘 畅, 徐萌苒, 肖 海

      三峡库区自然灾害频发;微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种具有能耗低、无污染且可持续优点的土体加固技术。黏性紫色土是三峡库区主要土壤类型,土壤孔隙较小,而MICP对其加固效果尚不明确。因此,本研究设置不同巴氏芽孢杆菌菌液浓度(OD600=0,0.5,1.0和1.5)和胶结液浓度(0,0.5,1.0,1.5和2.0 mol/L)组合,对土壤试样进行MICP固化处理。开展不固结不排水三轴剪切试验,研究各试样应力-应变关系、弹性模量和抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角),并利用扫描电镜测试分析其微观结构。结果表明:固定菌液浓度和胶结液浓度时,抗剪强度、弹性模量及黏聚力均随另一浓度的增加呈先增后减的变化趋势,最适菌液+胶结液浓度组合为菌液OD600=1.0和胶结液1.5 mol/L。平均内摩擦角随胶结液浓度的增加呈先增后减趋势,而胶结液浓度不变时,在菌液浓度OD600=0.5或1.0时达到最高。固化后试样抗剪强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角最大分别提高62.59%、64.29%、119.55%和10.33%(226 kPa、6.44 MPa、48.30 kPa和26.70°)。扫描电镜发现MICP加固紫色土形成了大量球状碳酸钙晶体和片状碳酸钙晶体,分布于土壤颗粒表面和间隙中起胶结作用并增加土颗粒表面粗糙度,从而提升了土的黏聚力和内摩擦角。因此,MICP可以有效提高紫色土的强度,在菌液浓度为OD600=1.0和胶结液浓度1.5 mol/L组合时加固效果最优。

      • 1
    • 地质聚合物砂浆凝结过程的超声波技术监测研究

      龙士国, 陈劲杰, 李日进, 周进毅, 徐继同

      地质聚合物是一种绿色低碳胶凝材料,研究其凝结过程对于工程应用有重要的意义。为了研究地质聚合物凝结的机理和规律,采用三种超声波检测方法对放置在特制装置中的五组不同矿粉比(矿渣:粉煤灰)的地质聚合物砂浆进行实时监测。通过能量接收比对地质聚合物砂浆的初、终凝时间进行表征,并用贯入阻力法的结果进行验证。结果表明:地质聚合物砂浆的凝结速度会随着矿粉比的减小而变慢;透射法可以实现对砂浆的全程监测,其判定初凝时间的平均误差为7.9%,判定终凝时间的平均误差为6.6%;反射法判定砂浆初凝时间准确度高,其平均误差为2.8%;导波法可以全程监测凝结过程,其判定初凝时间的平均误差为3.3%,判定终凝时间的平均误差为2.5%。三种方法中,导波法更适用于监测地质聚合物砂浆的凝结过程。

      • 1
    • 基于RA-AF特征的橡胶自密实混凝土裂缝扩展研究

      石振祥, 陈徐东, 宁英杰, 田华轩

      为探究橡胶自密实混凝土断裂扩展模式,结合RA-AF特征和高斯混合模型(GMM),利用带预制裂缝的半圆盘试件进行三点弯曲试验,选取橡胶掺量(0 %、10 %、20 %、30 %)及跨径比(0.45、0.54、0.72)为试验变量,分析橡胶自密实混凝土裂缝开展种类及变化规律。结果表明:橡胶掺量为20 %时,橡胶自密实混凝土表现出较好的工作性能;橡胶掺量增加,拉伸断裂事件占比增大,说明裂缝向Ⅰ型拉伸裂缝发展,并且裂缝发展具有连续的特点;增大跨径比会导致试件承载能力下降,但相同加载阶段其损伤程度逐渐降低,试件内部的断裂模式发生变化,跨径比为0.54时试件表现较好的工作性能;GMM法显示,拉伸裂缝与剪切裂缝并非简单地以直线作为分界,而是在某些区域内共同存在,GMM法能够更为合理地表述不同工况下拉伸断裂事件与剪切断裂事件发生比例的变化规律。

      • 1
    • 液化夹层对浅基础结构隔震响应影响分析

      胡记磊, 沈文翔, 杨兵

      砂土夹层液化既会造成地基失效破坏,又会对上部建筑起到减震作用,而覆盖层可以减小建筑沉降却会放大地震作用,因此考虑结构与土相互作用下液化夹层和覆盖层对建筑的隔震耦合影响十分有必要。采用有限元和有限差分耦合动力分析方法,分析了不同地震强度、砂土密实度Dr和液化层厚深比K(考虑液化夹层和覆盖层耦合作用)对上部结构的隔震的影响。结果表明:结构加速度谱比随震动强度增加先减小后趋于稳定,当震动强度超过某阈值时,液化层隔震效果不在增加;松砂(Dr=30%)的隔震效果优于中密砂(Dr=50%)和密砂(Dr=70%),但会产生不可忽略沉降危害,而密砂虽然会更好地抑制建筑沉降量,但在短周期内会起到加震作用;结合覆盖层和液化层的耦合作用,发现存在K值区间(0.3

      • 1
    • 寒区导电混凝土研究现状与展望

      路建国, 杨心莲, 蒲万丽, 万旭升, 王寅栋, 谭俐伶

      寒区道路、桥梁、水库大坝面板的积雪结冰严重影响工程性能发挥,对工程安全运维产生较大影响。一直以来大量使用除冰盐、融雪剂等除冰材料给环境造成较大污染。导电混凝土作为一种环保型、高效型融雪除冰技术,在保障工程安全运维、延长工程服役寿命、提升工程服务质量等方面发挥着重要作用。同时,将导电混凝土用作寒冷地区房屋建筑材料兼具室内采暖功能,在一定程度上可以缓解能源紧张。本文综述了常用导电混凝土的制备工艺,分析了碳质类导电混凝土、金属类导电混凝土以及复相导电混凝土的力-电-热性能,阐述了导电材料对导电混凝土综合性能(如:导电性、抗冻性、耐久性)的影响机制。基于此,围绕高性能、低成本目标,提出了寒区导电混凝土的研究构想:1)广泛使用回收碳纤维等回收材料,发展多相导电混凝土技术;2)将磁选粉煤灰、矿渣和硅灰等作为掺合料有机应用于导电混凝土中;3)开展低电压下导电混凝土的升温性能和导电性能研究;4)综合利用清洁能源(如:太阳能、风能等)发电为导电混凝土提供电源;5)开展复杂工程环境下导电混凝土-岩土体-环境反馈机制研究。本文的研究以期为我国寒区工程冰冻灾害防治及房屋建筑室内采暖提供借鉴。

      • 1
    • 钢桥面板疲劳裂纹全寿命周期扩展特性研究

      鲁乃唯, 崔健, 罗媛, 王鸿浩

      正交异性钢桥面板的焊缝处微裂纹萌生,初始焊接缺陷是影响该类构造细节疲劳性能的关键因素。为研究正交异性钢桥面板顶板与纵肋连接焊缝的裂纹萌生与扩展的全寿命周期动态特性,基于断裂力学理论与ABAQUS-FRANC3D交互技术,研究了焊缝埋藏缺陷至疲劳断裂全过程应力强度因子的动态演化特征,揭示了裂纹的形状发展规律,分析了敏感参数对裂纹扩展速率与疲劳寿命的影响,明确了疲劳裂纹的全寿命扩展行为,并通过钢桥面板足尺节段疲劳试验验证研究结果的可靠性。分析结果表明:钢桥面板疲劳裂纹扩展行为可分为三个阶段:即埋藏阶段、萌生阶段、扩展阶段,沿裂纹不同路径的埋藏萌生阶段与扩展阶段的应力强度因子分布正好相反;任意初始形状的埋藏裂纹,随着不断扩展形状都趋近于圆形,任意形状的表面裂纹形状逐渐扁平,合理解释了表面裂纹持续扩展至贯穿顶板时吴扁平形态;埋藏阶段的裂纹沿上表面的扩展速率较下表面增大了54%,裂纹从埋藏萌生阶段进入扩展阶段后向顶板方向扩展速率较大;裂纹形态比a/c、埋藏深度对萌生寿命影响较大,其中萌生寿命在疲劳总寿命中占绝大部分。

      • 1
    • 仿生土木工程研究进展与展望

      仉文岗, 何祥嵘, 刘汉龙, 孙伟鑫, 韩馥柽, RAUL FUENTES, GUSTAVO PANEIRO

      随着城镇化水平不断提升,中国每年新增建筑面积约20亿m2,大规模的基础设施建设对土木工程的理论和技术创新要求越来越高。学者们通过研究自然界的增强增韧、水下粘合、钻孔掘进和轻质高强等现象发现生物体具有独特的外部形态和组织结构,通过模仿生物体的外部形态、结构特征或运动机理可为土木工程技术创新和可持续发展提供新思路、新原理和新理论。本文主要从仿生材料、仿生结构和仿生构筑物3个方面阐述了仿生学在土木工程中的应用,并列举了典型的应用案例,最后对仿生土木工程进行了总结和展望,为未来的研究提供基础材料。仿生土木工程作为新兴的研究方向其基础理论尚不完善,同时,仿生土木工程涉及生物、材料、结构等多学科的交叉研究,需要开展不同领域间的协同合作。

      • 1
    • 基于光弹法的颗粒材料直剪试验剪切滑移区研究

      胡文韬, 肖劲, 尹江灏, 耿大新, 徐长节, 李顺文, 吴文兵

      颗粒直剪试验剪切带的发展规律和分布特征决定了颗粒体强度,但不易观测。采用自制的试验装置对透明聚碳酸酯颗粒进行了直剪试验,基于光弹法原理,通过对颗粒的剪切力学特性、应力链分布、位移场的观测,研究了颗粒的力链发展过程、主接触角发展规律和剪切滑移面的发展规律,并在PFC2D离散元软件中进行了模拟分析。试验表明:直剪过程中颗粒体系的力链分布存在应力屏蔽现象;颗粒体系的强力链、接触角及主应力方向发生了偏转,且偏转特征基本一致;颗粒在剪切过程中形成拱形剪切滑移面,与水平剪切面共同形成拱形滑移剪切区。拱形滑移区在剪切初期就形成,且一直持续整个剪切过程。在剪切应力峰值时,拱形滑移区的高度与初始法向力成正比,厚度在(13~15) d50之间。在应力残余阶段拱形滑移区逐渐减小,拱形滑移区逐渐趋于稳定状态,且不同初始法向力下的拱形滑移区在应力残余阶段的高度相差不大,厚度在(8~9) d50之间。

      • 1
    • 水平荷载作用下边坡-负载嵌岩单桩体系拟静力试验研究

      刘立平, 李孟, 曾未名, 李瑞锋, 刘磊

      为研究水平荷载作用下竖向负载岩质边坡单桩承载特性,鉴于开展动力学试验较为困难和复杂,采用拟静力试验方法,以相似材料模拟岩体及桩基,施加竖向与水平荷载,开展了3组试验,分析了不同坡度及桩岩弹性模量比下桩身弹性弯矩、桩周岩石压力及桩顶滞回曲线的变化规律。结果表明:岩质边坡桩基水平承载力主要与埋深3D(D为桩径)以上范围内的浅层坡体有关;下坡向岩体的破坏形式与土质边坡类似,经历了裂缝出现,破坏面发育、浅层坡体破坏3个阶段,但上坡向岩体并未形成完整破坏面;桩基最终剪切破坏,表明在中风化岩质边坡条件下,水平承载力主要由桩身强度控制;坡度主要影响上坡向承载力,由15°变化为30°,上坡向承载力提高41.3%,下坡向仅提高0.15%,而桩岩弹性模量比由2.8变为0.9,正向承载力提高80.7%,负向也提高73.5%。

      • 1
    • XCC桩群桩沉桩挤土效应透明土模型试验研究

      胡文强, 周航, 刘汉龙

      群桩沉桩挤土效应与单桩相比较为复杂,XCC桩作为一种非圆截面异形桩,其群桩沉桩挤土效应特性方面的研究较少。基于透明土试验,开展了等截面面积的XCC桩与圆形桩群桩沉桩贯入试验,通过粒子图像处理技术获取沉桩过程的位移场变化规律。将第一根桩贯入后的位移场试验结果与圆孔扩张以及浅层应变路径理论预测结果对比分析,验证了试验的可靠性。试验结果表明:群桩贯入过程中,XCC桩和圆形桩都会产生明显的累积效应和遮拦效应。最后,给出了XCC桩和圆形桩在不同沉桩顺序条件下,群桩遮拦效应的经验公式。

      • 1
    • 基坑爆破施工减振孔减振效应现场试验研究?

      吕岸霖, 张凯, 吴振宇, 王建新, 范佰通, 彭琦, 朱建波

      为有效降低爆破施工对邻近建(构)筑物造成的动态扰动,以深圳地铁16号线1号综合井基坑爆破工程为依托,开展了减振孔减振效应的现场试验研究。通过对不同参数减振孔条件下地表振动的实时监测,研究了减振孔对地表峰值质点振动速度(PPV)和主振频率的影响,分析了减振孔参数对减振效应的影响。研究结果表明:随着减振孔直径的增加,水平径向隔振率与水平切向隔振率先增加后减小,竖直方向隔振率整体上逐渐增加,基于合速度的隔振率呈现显著增大的趋势;随着减振孔排间距的增加,减振孔的隔振率先显著减小后逐渐趋于稳定;当减振孔内充填水时,随着减振孔充填度的增加,水平径向隔振率逐渐减小,水平切向隔振率与竖直方向隔振率先增加后减小,基于合速度的隔振率先增加后逐渐减小。

      • 1
    • 风电塔筒环法兰连接结构型高强铆钉疲劳特性研究

      樊轲, 戴靠山, 衡俊霖, 王睿, 廖光明

      结构型高强铆钉具有预紧力稳定、防松性能优异、抗疲劳和抗延迟断裂能力强等优点,有望取代风电塔筒环法兰连接现采用的高强螺栓。但其在法兰中的疲劳性能尚待相关研究检验。本文针对采用结构型高强铆钉的环法兰连接开展对照性模型疲劳试验和精细化数值分析,探究其疲劳特性与劣化机理。首先,基于环法兰荷载传递特征,在静载拉伸试验的基础上,开展了12件模型试件的疲劳试验,包含高强螺栓和高强铆钉试件各6件。进一步,结合基于局部应变的SWT疲劳评价方法,开展精细化多尺度有限元分析。结果表明:两类试件的疲劳失效均易见于第一扣螺纹处;在200万次加载循环下,高强铆钉试件的平均等效疲劳强度为68.9 MPa,较高强螺栓的52.1 MPa提高约32.2%;由于高强铆钉与套环间的螺纹更为平缓且内、外螺纹间接触面积更大,有效降低螺纹根部应力集中,提升抗疲劳性能。综上,研究建议:对采用结构型高强铆钉的环法兰连接进行疲劳验算时,高强铆钉的疲劳强度等级可取为FAT 56,配合指数常数m = 3。

      • 1
    • 考虑应力主轴变化对黄泛区粉质土各向异性特性的影响研究

      曾长女, 马媛, 尹航, 谷贺, 王钰轲

      为探究黄泛区粉质土在复杂应力状态下的各向异性特征,本文利用GDS空心圆柱系统开展排水条件下、固定大主应力方向的剪切试验,获得黄泛区粉质土在不同中主应力系数b和大主应力方向角α下的应力-应变关系和剪应力比关系,研究其各向异性特征。结果表明,黄泛区粉质土八面体应力-应变、剪应力-大主应变受大主应力方向角α和中主应力系数b的影响作用较大。粉质土表现出较强的各向异性特征,尤其在b=0.5和1时更为明显。试样的大主应变沿着α角发展为压缩状态;当α固定时,b值越大时,试样对应的峰值剪应力较小;试样在b=0.5且α=45°条件下的峰值剪应力q和对应的ε1最大,且当试样的b值或α角分别固定在0或45°时,相对于其他b值或α角条件下的试样的平均峰值强度更大,b=0.5,α=45°时的峰值剪应力比qf//p0最大。

      • 1
    • 氧化镁矿粉复配加固砂土强度特性的研究

      陆加越

      砂土是一种常见的岩土工程材料,为满足工程上强度的需求以及绿色环保的理念,钢铁工业排放的固体废弃物粒化高炉矿粉 (GGBS)可用作土体固化剂。本试验以GGBS作为固化剂,氧化镁(MgO)作为激发剂,对砂土进行加固。通过无侧限抗压强度试验,分析了不同养护龄期(3、7、14、28、56天),固化剂掺量(8%、10%、12%),以及氧化镁掺量(0%、5%、10%、15%、20%、40%)对固化土强度发展规律的影响。试验结果表明,在相同固化剂掺量的条件下,当养护龄期小于7天时,固化剂的掺量与试样的无侧限抗压强度没有明显的关联。当养护龄期大于7天后,固化剂的掺量和强度呈明显正相关,龄期越长,砂土的无侧限抗压强度越高;固化剂的掺量和砂土的无侧限抗压强度成正相关;氧化镁掺量虽然能够促进无侧限抗压强度的提升,但是过量的氧化镁反而会抑制砂土无侧限抗压强度的提升。本试验通过室内试验研究了GGBS-MgO处理砂土的强度特性,可为现场工程应用提供理论依据。

      • 1
    • 天然海水环境下离子浓度对MICP反应影响研究

      滕秀英

      微生物岩土技术是通过生物矿化过程改善基础材料的力学性质,使其更适用于建筑或解决多学科领域的环境问题,微生物矿化过程中产生的碳酸钙是改善基础材料力学性质的主要成分,但其生成量及形态等受多种因素的影响,因此探究了天然海水和去离子水环境的矿化过程中离子浓度、比例及菌胶体积比等因素对沉淀物质形貌及晶体组成的影响。结果表明:钙离子和尿素浓度及比例低时,碳酸钙的产率较高,但当初始钙离子、尿素浓度超过1.0 mol/L时,离子浓度增大对细菌产脲酶有抑制作用,浓度越高对脲酶的抑制作用越明显,沉淀物产率也随之减小,总体沉淀量与沉淀率海水环境均高于去离子水化境。去离子水中菌胶结液体积比为1:4、海水中不高于1:10时,碳酸钙生成量较高,去离子水环境晶型以方解石为主,海水环境晶型以球霰石为主且沉淀中含有镁盐。

      • 1
    • 群体智能算法在路面参数反分析的适用性及优选策略研究

      杨森顺, 邓尚瑛, 范海山, 张军辉

      随着群体智能算法在路面参数反演中的成功应用,复杂多元非线性优化难题得以解决,但算法的选择仍然是路面参数反分析问题中亟待解决的难题。针对路面参数反分析中模型复杂、反演参数众多、绝大多数运算时间消耗在正算程序上等特点,本文选择了目前常见的8种群体智能算法,开展了限定正算调用次数下算法性能相关研究。并以考虑材料横观各向同性以及层间接触状态的路面结构参数反演问题为例,对群体智能算法进行了实际测试。研究结果表明:①不同算法各具特点。其中,粒子群算法、遗传算法、头脑风暴算法、人工蜂群算法以及烟花算法在多峰问题上具有较好的适用性;萤火虫算法在解决最优解附近存在平缓区域的问题时具有较快的收敛速度;对于遗传算法,实数编码方式后期收敛速度较二进制编码方式有所提高,但对于多峰问题的搜索能力有所下降;鱼群算法、混合蛙跳算法仅有在较大正算调用次数下才有较好的寻优能力。②对于路面参数反演问题,从弯沉曲线匹配上看,粒子群算法、遗传算法、头脑风暴算法以及萤火虫算法均有较好的反演结果。而从相关系数上看,头脑风暴算法具有最佳反演结果。相关研究成果可为道路工程甚至其他领域复杂反分析问题算法选择提供参考。

      • 1
    • CFRP不同约束方式下拉挤型GFRP管混凝土组合柱承载性能研究

      杨文伟, 周海洋, 王痛快, 陈志伟

      为提升拉挤型玻璃纤维复合材料(GFRP)管混凝土组合柱承载能力,用碳纤维增强复合材料(CFRP)布以不同约束方式制作了5根试件,并进行轴压试验,得到了该约束组合柱的破坏模式;通过CFRP约束效应及该柱承载性能分析,建立了承载力计算模型。研究表明:试件破坏时拉挤型GFRP管及混凝土被压坏,部分试件伴有CFRP呈条带状撕裂。破坏形态随横向约束效应的增加,由典型的劈裂破坏向脆性压碎破坏及剪切破坏发展。试件承载力随CFRP间距减小逐渐增大,CFRP间距<100mm时可大幅提高试件承载力,最大提高1.5倍以上,CFRP间距≥100mm时,对承载力提升并不明显。CFRP间距变化、布置方式对试件变形性能提高作用较为显著,可明显改善构件的延性。基于约束混凝土理论,考虑不同CFRP间距及GFRP承载作用效应所建立的试件承载力计算模型,其计算结果精度较高。

      • 1
    • 石膏钙源微生物固化/稳定化锌污染粉土试验研究

      汪平太, 邵光辉, 杨智, 黄容聘, 狄志强, 程本杰, 王杰

      微生物固化/稳定化重金属污染土时,反应速率过快和高浓度盐离子对细菌活性的抑制作用,是阻碍单次搅拌工艺替代复杂多轮注浆工艺的瓶颈问题。采用低溶解度的石膏(二水硫酸钙)作为钙源,以钙盐掺量和锌污染浓度为控制变量,进行微生物单次搅拌固化/稳定化锌污染粉土试验,研究固化/稳定化锌污染粉土的强度、锌离子浸出浓度和形态的变化规律。试验结果表明,微生物处理锌污染粉土的无侧限抗压强度与锌污染浓度成负相关,采用钙盐掺量为20.2%时,锌污染浓度500mg/kg的污染粉土固化强度较未处理的锌污染粉土提高了77.3%,锌离子浸出浓度降低了87.3%;固化和稳定化后土中可交换态锌含量随钙盐掺量的增加而降低,土中重金属锌迁移性降低;电镜扫描、红外光谱和X射线衍射分析显示,固化/稳定化锌污染粉土中有碳酸钙、碳酸锌和碱式碳酸锌生成,碳酸盐晶体聚集形成多孔簇状团聚体。研究结果表明,基于石膏钙源的单次搅拌微生物矿化处理能显著提高锌污染粉土的强度,并有效稳定污染粉土中的锌离子,降低其迁移性,该技术用于固化/稳定化锌污染粉土场地具有良好的应用潜力。

      • 1
    • 混凝土及其组成材料单轴破坏声发射特征研究

      王立柱, 赵云峰, 郭嘉豪, 张嘉乐

      为探究混凝土及其组成材料损伤破坏的声发射特征之间的关系,开展了混凝土及其组成材料(水泥砂浆和石灰岩)单轴压缩试验,并统计分析了三者破坏过程中的声发射特征。结果表明:在濒临破坏时,三者产生的声发射信号峰值频率与幅度均会上升;三者的频率分布近似呈现正态分布,均在90~120 kHz区间占比最多;水泥砂浆与混凝土声发射动态b值趋势平缓,维持在相对较高数值区间,石灰岩动态b值呈现先增后减的趋势,在临近应力峰值时快速下降,预示着主破裂的来临;混凝土的整体b值与峰值频率分布均介于石灰岩和水泥砂浆之间,水泥砂浆与石灰岩混合之后的声发射整体b值与混凝土接近,体现了混凝土与其组成材料破坏的声发射特征的叠加效应。

      • 1
    • 土体热力学性质及本构关系研究综述

      刘红, 肖宇, 肖杨, 吴焕然

      随着可再生能源和地源热泵技术的不断发展,浅层地热能的开发逐渐成为国内外岩土工作者们的重点课题之一,但其理论研究远远落后于工程应用,尤其是土体在应力场和温度场复杂耦合作用下的力学机理研究尚不成熟。对于砂土、黏土、粉土等单一土体,国内外学者从温控试验和本构理论两个方面展开了相关研究,也取得了一系列的成果,对土体的热力学特性有一定的认识。为了更为全面深入的认识土体的热力学特性,使热本构模型在能源工程中更为贴合实际的进行推广和应用,本文首先概述了土体热力学性质的试验研究现状,随后,重点综述基于不同理论框架建立的土体热力学本构关系的国内外研究进展和现状,阐述热力学本构关系在实际工程中的应用,最后,针对目前存在的问题,提出进一步研究的建议,讨论并展望了土体热力学本构关系的研究发展趋势。

      • 1
    • 路基不均匀沉降下无砟轨道受力变形特性解析解

      颜建伟, 朱兆铭, 刘天宇, 谭鑫, 程超, 胡勇

      采用无拉力Pasternak地基叠合梁理论提出考虑土体剪切和层间脱空的轨道变形解析法,研究路基不均匀沉降对双块式无砟轨道受力变形的影响规律。引入Heaviside阶梯函数描述轨道与路基的脱空行为,采用有限差分法求解微分控制方程,建立三维梁-体空间有限元模型进行对比验证分析解析模型的适用性及确定其适用范围。研究结果表明:路基沉降变形较平缓时,解析模型与有限元模型计算结果几乎无差异,随着路基沉降变形加剧 ,两种模型计算偏差越来越大;在路基沉降波长为20 m工况下,沉降幅值超过21 mm时,解析模型不再适用;在给定路基沉降幅值为20 mm条件下,解析模型适用于沉降波长大于19.8 m的路基沉降工况。

      • 1
    • 高温强碱条件下膨润土物理性能的时效性研究

      曾召田, 张瀚彬, 吕海波, 潘斌, 车东泽

      在深地质处置库运营过程中,作为缓冲层材料的膨润土将长期处于高温强碱环境中,其物理性能会随时间发生劣化效应。为探讨高温强碱条件下膨润土物理性能的时效性,对MX-80膨润土粉末进行了不同时长(t= 0、15、30、45、60、90d)的高温强碱作用预处理(温度T=90°C,碱溶液浓度CNaOH=0.5mol/L),通过室内试验研究了MX-80膨润土的比重、比表面积和膨胀指数等物理性能指标随反应时长t的变化规律,并选择部分代表性试样进行X射线衍射(XRD)试验和热重分析(TGA)试验,从微观角度对高温强碱条件下膨润土物理性能的时效性进行合理解释。试验结果表明,高温强碱作用预处理后MX-80膨润土的比重、比表面积和膨胀指数在0~45d内急剧下降,45d后趋于稳定,90d后三者降幅分别为13.6%、18.5%、58.1%;膨润土的主要矿物蒙脱石含量大幅减少,钠长石含量有所增加,90d后二者变化量分别为-23.3%、+3.7%;膨润土颗粒吸附的自由水、弱结合水和强结合水的含量减少,90d后三者含量分别减少2.84%、0.13%、0.24%;高温强碱条件下膨润土物理性能随时间发生劣化效应的根本原因在于膨润土中有效成分蒙脱石发生溶解,其含量下降导致比重、膨胀指数和比表面积降低

      • 1
    • 胶结物对花岗岩残积土力学性能影响试验研究

      汤连生, 贺云帆, 孙银磊

      胶结物对花岗岩残积土的力学性质有着重要的影响。以高岭石粉、蒙脱石粉、伊利石粉以及红黏土粉代替花岗岩残积土细粒制作重塑土样,分别开展抗压、抗剪、抗拉以及崩解试验,研究不同胶结剂对土体力学强度的影响。结果表明:经过高岭土处理的土体颗粒团聚体增多,团聚体之间形成了强度较高的骨架结构,但骨架间大量孔隙的存在为水的侵入提供了通道,导致土体的吸水性增强。受益于蒙脱石的遇水膨胀特性,其处理后的土体表面孔隙较少、结构密实,且膨胀体提供了高强度的胶结能力,使得土体的各种力学特征得到明显地改善。伊利石处理的土样各种力学强度都较低,但是土体表面却看起来比较密实,从土体表面分散的颗粒来看,伊利石粉更多的是作为细粒材料去填充大颗粒之间的孔隙,而不是作为强度较高的胶结物存在土体颗粒之间。经过物理击实,颗粒之间由于受到压缩造成了颗粒的咬合作用增强;同时经过长时间的水化反应,胶结物在颗粒表面形成了桥状胶结,在物理和化学的共同作用下,土体的力学强度得到了大幅度提高。胶结物的种类会对力学性能产生极大影响,一方面取决于胶结物自身特性,例如蒙脱石的遇水膨胀特性,另一方面取决于胶结物对于土体的结合作用,土样的抗压、抗剪、抗拉及抗崩解能力受胶结物与土样的结合方式所控制。该研究可以为花岗岩残积土的工程改良提供一定的理论和技术指导。

      • 1
    • 带肋FRP筋与混凝土的粘结强度预测方法

      董恒磊, 李东风, 蔡庆森, 王代玉

      目前有关带肋纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymer,FRP)筋粘结性能的研究还不足,本文收集了粘结纤维肋FRP筋(简称粘结肋FRP筋)和机械刻槽肋FRP筋(简称刻槽肋FRP筋)的试验数据,探究各参数对粘结性能的影响。结果表明两种带肋FRP筋的宏观破坏模式都是拔出破坏,在细观上粘结肋FRP筋主要为FRP筋肋的剪切剥落,而混凝土损伤较为轻微,大部分刻槽肋FRP筋表现为混凝土肋剪切破坏,二者的粘结强度随混凝土强度的增加而增大;增大保护层厚度可增强混凝土对FRP筋的约束效果,有助于提高粘结肋FRP筋的粘结强度,但对刻槽肋FRP筋几乎没有影响;增加相对肋高hrd和FRP筋肋宽比FR可提高粘结肋FRP筋的粘结强度;而刻槽肋FRP筋几乎不受hrd的影响,主要受混凝土肋宽比CR的影响,其粘结强度随CR的增加而增大;本文建立的粘结强度公式的计算值与试验吻合较好,预测精度高于设计规范,主要原因在于本文公式准确考虑了FRP筋肋成型工艺和几何特征对粘结强度的影响。

      • 1
    • 装配式RC桥墩发展现状及研究展望

      林上顺, 张建帅, 夏樟华, 叶世集, 赵锦冰

      基于国内外相关工程案例,对装配式桥墩的结构体系进行介绍;从结构受力性能、耐久性、施工便利性等角度,对不同类型装配式桥墩的优缺点进行分析比较。通过分析既有研究成果发现:既有研究大多集中于桥墩的抗震性能,但涉及装配式RC桥墩的抗压、抗剪性能等研究仍较为少见,JTG/T 3365-05-2022虽提出了装配式混凝土桥墩的结构计算方法,但尚未根据不同类型的装配式桥墩的拼接构造特征,提出相应的局部构造的极限承载力验算方法;JTG/T 3365-05-2022、JTG/T 3364-2022针对部分类型的装配式桥墩的构造要求、施工工艺进行规定,一些地方标准已涉及装配式桥墩的抗震设计、施工、验收等,可用于指导部分类型的装配式桥墩的设计与施工,但其内容仍不够全面。在此基础上提出装配式桥墩在结构设计、施工、质量管控等方面存在的不足以及今后的发展方向,相关研究可为今后装配式桥墩的理论研究、工程应用,以及相关规范和规程的进一步补充完善提供参考借鉴。

      • 1
    • CFRP布对加固无腹筋混凝土梁抗剪贡献试验分析

      金浏, 蒋轩昂, 杜修力

      开展了12根几何相似的CFRP加固无腹筋钢筋混凝土简支梁剪切破坏试验,分析了梁深、配纤率对梁剪切破坏模式与失效机制的影响,获得了CFRP条带的全过程应变分布情况,讨论了梁深和CFRP配纤率对CFRP条带抗剪贡献的定量影响。进而提出了CFRP抗剪贡献的计算公式,并与本文试验结果、他人试验结果及规范结果等进行对比分析。发现梁深对CFRP布抗剪贡献影响明显,即梁深增大时,CFRP布名义抗剪强度显著降低。梁高由300 mm变化至1200 mm时,CFRP名义抗剪强度下降约50%,具有明显的尺寸效应;不同尺寸下,CFRP布名义抗剪强度均随着配纤率〖 ρ〗_f 的增大而增大,但随着配纤率〖 ρ〗_f 的增大,名义抗剪强度增大幅度减小,呈现出非线性增长趋势;所建立的CFRP抗剪承载力计算公式能较为科学地预测不同配纤率及截面尺寸下的CFRP抗剪承载能力。

      • 1
    • UFC对泥炭土环境下水泥土影响分析

      曹净, 孙华峰, 黄思洋, 孔程, 刘方毅, 刘富华, 田林, 朱伟明

      云南环滇池、洱海地区泥炭土地基的处理问题对实际工程项目提出了越来越大的难题,仅依靠普通水泥加固泥炭土时已满足不了要求。本试验采用在有机质含量较低的冲洪积黏性土中掺入胡敏酸、水泥、并变化超细水泥(UFC)掺入占比制备成水泥土试样。然后,将其浸泡于富里酸液中的试验方法来模拟泥炭土环境中的水泥土。本研究通过对浸泡时间为28d、90d的水泥土试样进行无侧限抗压强度(UCS)试验和扫描电镜(SEM)试验,分析了掺入UFC对泥炭土环境中水泥土强度的影响。试验结果如下:在不考虑胡敏酸和富里酸的影响时,掺入UFC可明显提高水泥土的UCS,其细颗粒快速水化生成大量的胶凝产物提升了土体骨架的联结性同时填充了孔隙。但UFC掺入占比增加后因细颗粒过多所形成的团聚体结构降低了水泥的水化速率和水化程度,进而使得水泥土的UCS增长率不明显。泥炭土环境下,胡敏酸在物理和化学方面都对水泥土的UCS产生了显著的削弱作用。而UFC凭借其粒径小、表面能高、结合能力强的特点可适当削弱胡敏酸对水泥土造成的不利影响。此外,富里酸对浸泡时间为28d、90d的水泥土UCS具有一定的增强作用,而且添加UFC后可适当促进富里酸对水泥土UCS的增强效果。扫描电镜(SEM)试验结果表明,随着UFC掺量的增加,水泥水化产物明显增多,水化产物和土颗粒间的胶结作用明显增强。水泥土孔隙的孔径显著减小、连通性显著降低,结构整体性增强。

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    • 工业废渣改良泥水盾构渣土的路用性能试验研究

      郭沁颖, 李白云, 丁建文, 陈剑刚, 孙帅, 马云龙

      为实现泥水盾构废弃渣土的资源化利用,在石灰这一传统改良材料的基础上,通过掺入碱渣、脱硫石膏等工业废渣,以期将盾构渣土改良为路基填料。通过室内击实试验、CBR试验、无侧限抗压强度试验、干湿循环试验以及微观试验,研究了石灰-碱渣、石灰-脱硫石膏改良盾构渣土的力学性能及其浸水稳定性与耐久性,并分析了其改良机理。结果表明:掺入改良材料后,渣土的力学性能得到了很大改善,水稳性与耐久性也大幅提高,具有较好的路用力学性能,其中石灰-脱硫石膏组的整体水稳性与耐久性优于石灰-碱渣组,干湿循环的过程中,掺3%脱硫石膏的试样耐久性相对较好,在循环期间仅出现细小裂缝并未贯穿试样。研究表明,盾构渣土经过石灰与脱硫石膏等复合改良后具有良好的路用力学性能,可以作为路基填筑材料使用。

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    • 基于离散元法的水泥稳定碎石微裂细观机理研究

      刘子龙, 马士宾, 贺苗, 梁栋, 牛宗岳

      为探究水泥稳定碎石微裂细观演化机理,构建了细观非均质水泥稳定碎石数值模型,结合室内无侧限抗压强度试验和单轴压缩数值试验反演出模型细观参数,引入微裂隙网络研究不同裂隙参数对微裂程度的影响,分析不同裂隙数目下系统能量演化规律。结果表明:数值模拟与室内试验结果基本吻合,构建的水泥稳定碎石离散元模型可较为准确地表征材料细观破坏特征;微裂损伤是二次振动加载后裂隙宽度增大和裂隙数目增多共同作用的结果,裂隙密度对水泥稳定碎石微裂程度起决定性作用;裂隙密度增加,材料储存弹性应变能能力减弱,峰值点水泥稳定碎石材料的输入总能量降低。验证了早期微裂对于降低收缩应力的积极作用,揭示了水泥稳定碎石材料微裂力学特征和细观机理。

      • 1
    • 铝离子絮凝剂的引入对微生物加固砂土试验的影响

      卫仁杰, 彭劼, 许鹏旭, 李亮亮

      灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,本文研究了一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和加固效果。开展了MICP砂柱试验,探究胶结液中加入不同浓度AlCl3?6H2O对砂柱加固效果的影响。在水溶液试验中,观察不同溶液条件下沉积物生成情况及溶液pH变化。并通过XRD、SEM试验,研究了铝离子絮凝剂对沉积碳酸钙的成分及形态的影响。研究结果表明:与常规方法的对照组比较,胶结液中加入适量铝离子絮凝剂后,灌注3次后砂柱即可形成有强度的固结体,灌注5次后砂柱无侧限抗压强度可达到1.7Mpa,而常规对照组达到相同的强度需要灌注10次。

      • 1
    • 基于小波的神经网络盾构泥水分离系统参数预测

      周翠红, 周富强, 刘兆赫, 翟国青

      泥水盾构穿越复合地层时,掘进控制参数和泥水分离系统参数往往出现大幅波动现象,影响施工安全和掘进效率。泥水分离系统参数提取处理困难,现阶段针对盾构泥水分离系统预测的研究鲜少。依托京沈客专望京隧道,针对地层状况采用筛分、双旋流、离心/压滤固液分离协同控制技术,解决了盾构掘进与泥浆处理的矛盾;采集盾构掘进参数(掘进速度、刀盘转速、总推进力、贯入度)和泥水分离参数(进排浆量、比重、粘度),通过Cook距离离群检测和小波阈值去噪处理提升数据质量;以双旋流分离比重比值、粘度比值等12个参数为输入,排浆量、排浆比重和排浆粘度为输出,建立了BP神经网络泥水分离系统参数的预测模型,并选取3个不同地层环段进行预测对比分析。预测结果表明:预测平均绝对误差均在5%以内,该预测模型在复合地层下仍具有较高的准确性,可为同类型盾构施工在风险预测和参数选取提供参考。

      • 1
    • 钢纤维增强碱矿渣再生骨料混凝土力学性能

      陈 庞, 王政轩, 张健新, 王辉, 史朝悦

      碱矿渣再生混凝土是以碱激发胶凝材料替代水泥,再生骨料取代天然石子制备而成的新型混凝土,可有效降低波特兰水泥用量,提高废弃混凝土利用率,但尚未见其力学性能的相关研究。本文开展了钢纤维取代率和再生骨料取代率对碱矿渣再生混凝土抗压性能、劈裂抗拉性能和抗折性能影响的研究,研究表明:随着再生粗骨料取代率的增加,碱矿渣再生混凝土的抗压强度fcu、劈裂抗拉强度ft和抗折强度fw均降低,再生粗骨料取代率为100%时降低幅度分别为30%、10%和15%;碱矿渣再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随钢纤维体积取代率增加先提高后降低,钢纤维体积取代率为0.6%时,抗压强度和抗折强度达到最大值;碱矿渣再生混凝土抗折强度随钢纤维体积取代率增加而增加。

      • 1
    • 考虑土柱半径的疏浚淤泥真空固结计算研究

      吴建奇, 刘祥, 李敏, 符洪涛, 李校兵, 蔡瑛

      预制竖向排水板(PVD)-真空预压技术是处理疏浚淤泥地基常用的有效方法之一。然而,在使用真空预压法处理疏浚淤泥过程中,PVD周围会产生自上而下半径逐渐减小的致密土层(土柱),从而延缓土体的固结速率。基于以上现象,本文假设土柱半径随深度呈线性衰减,并基于等应变假设,在Hansbo固结理论的基础上推导了考虑土柱半径随深度衰减的固结方程。同时,通过上述方程进行计算,探究了土柱淤堵区的渗透系数大小、土柱半径的大小以及土柱半径的衰减程度对土体固结速率的影响,并与已有室内试验实测数据进行了对比。结果表明:土柱淤堵区渗透系数越小,孔压消散越慢,固结速率越慢;随着土柱半径逐渐增大,土体的固结速率逐渐降低;土柱半径衰减后的残余系数越小,土柱半径衰减程度越大,对软弱区土体固结的影响越小,土体的固结速率越快;在考虑土柱半径衰减的情况下,本文计算结果与试验实测结果吻合较好。

      • 1
    • Q550E高强钢及焊接接头疲劳裂纹扩展试验与数值模拟

      马亚飞, 程尔祥, 吴显顺, 何羽, 王磊

      焊接构造是钢桥的薄弱部位,在反复车辆荷载作用下,疲劳损伤正逐步成为影响桥梁服役安全的关键问题之一。本文以Q550E高强钢为研究对象,开展了母材和对接焊缝接头的静力拉伸和疲劳裂纹扩展试验,建立了母材及焊接连接件的疲劳裂纹增长模型,揭示了应力比对高强钢焊接节点疲劳裂纹扩展速率的影响规律。开展了基于FRANC3D和ABAQUS的联合仿真模拟分析,通过敏感性分析明确了关键影响参数。结果表明:随应力比增大,疲劳裂纹扩展速率参数m增大、lgC减小,应力强度因子门槛值减小;对接焊缝m值约为母材的2倍,对接焊缝裂纹门槛值大于母材,且对应力比更敏感;联合仿真方法可准确预测高强钢焊接接头疲劳寿命,高应力比下试件厚度和初始裂纹深度对疲劳扩展影响显著。

      • 1
    • 磷石膏团粒的制备与填充效应验证

      黄琬, 谈云志, 陈君廉, 吴赤球, 吕伟

      将磷石膏用于建筑材料的制备,是规模化消纳磷石膏的有效方式。然而,用粉末状态的磷石膏直接掺入,存在产生面源污染的风险。为此,论文提出制备以磷石膏为主要原料的压制团粒,以团粒的形式填充于胶凝材料。与此同时,利用水泥胶凝团粒,制备填充试样,开展抗压强度、磷(氟)污染物测定、孔隙结构分析、微观形貌分析等试验,验证磷石膏团粒的填充效应。研究结果表明,较粉末填充试样而言,团粒填充试样的强度性能更具优势,其磷(氟)固定效果也更佳,试样浸泡90 d后,其浸泡溶液中氟离子浓度为0.035 mg/L,磷离子浓度为0.35 mg/L,均满足一级排放标准,另外,通过孔隙结构分析以及微观形貌分析解释了团粒填充试样所展现出的优异性能。论文成功验证了磷石膏以团粒的形式填充于建筑材料具有良好的填充效应。

      • 1
    • 基于轻量化卷积神经网络的桥梁斜拉索PE护套损伤识别方法研究

      刘啸宇, 黄永, 徐峰, 李惠

      近年来深度神经网络和计算机视觉技术在结构健康监测中发挥了越来越重要的作用。本文通过无人机航拍采集的桥梁斜拉索损伤图像数据研究深度学习技术进行斜拉索PE护套损伤识别。为实现在较低运算能力设备上对大跨度桥梁斜拉索表面局部损伤的智能快速识别,解决在当前研究中传统深度卷积神经网络的运算效率相对较低、模型参数规模较大的问题,本文提出轻量化处理的区域推荐型卷积神经网络模型。首先,介绍了区域推荐网络与其轻量化改进方法的理论基础,分析了轻量化模型处理的必要性,其能够在保证识别精度的前提下降低模型训练与预测的设备性能需求,达到节约计算资源与时间的目的;其次,通过数据增广多手段解决损伤样本数据量不足的问题,设置对比试验,统计分析结果,验证了轻量化神经网络模型的优越性。结果表明,轻量化网络在少量牺牲识别准确度的前提下,能够在较大程度上实现对模型复杂度与计算量的改进,在工程应用中能够有效拓展神经网络的实用性。

      • 1
    • 等扩展度条件下骨料包裹砂浆层的影响因素研究

      李飞, 巩璇, 刘晨辉, 冯宝锐, 卢亚

      水泥(砂)浆在混凝土中起到了胶凝和润滑的双重作用,其用量随着混凝土流动性要求的提高而增大,已有研究表明浆体过多会导致混凝土体积稳定性问题,环保绿色程度低,但骨料级配等因素对混凝土中合理浆体用量的影响研究尚不多见。在粗骨料低空隙率的前提下固定粗骨料用量不变,调整砂浆用量来控制混凝土扩展度,研究了骨料级配和砂浆流变特性对粗骨料包裹砂浆层厚度及用量的影响。试验结果表明:粗骨料的几何平均粒径增大,包裹砂浆层厚度单调增加,包裹砂浆用量会呈现先减小后增大的趋势,存在最优几何平均粒径;扩展度要求越高,包裹砂浆层厚度及包裹砂浆用量越大,最优几何粒径越小;当粗骨料级配不变时,包裹砂浆层厚度和包裹砂浆用量均随砂浆屈服应力和塑性黏度的增大而增大。

      • 1
    • 微生物结合碳纤维加固钙质砂的高强度试验研究

      蒋钊, 彭劼, 许鹏旭, 卫仁杰, 李亮亮

      本文研究了微生物诱导碳酸钙(MICP)结合碳纤维固化钙质砂的效果及机理。先通过低轮次注浆试验探究碳纤维对MICP加固钙质砂效果的影响,并确定碳纤维的最佳掺量及长度,然后开展高轮次注浆试验,研究了MICP胶结液无法再注入时的砂柱强度,通过试验结果的对比和扫描电镜等分析,分析了微生物、碳纤维及钙质砂间的作用机理。试验结果表明掺加碳纤维能显著提高微生物加固钙质砂的强度。在低轮次注浆试验中,掺加碳纤维能有效提高碳酸钙的生成量及试样强度,纤维组的碳酸钙生成量比无纤维组对照组提高了15%~34%,试样强度提高了135%~217%。在MICP胶结液无法再灌注入砂柱的情况下,纤维组的强度比无纤维组提高了11%。

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    • 絮凝-固化-真空预压联合处理废弃淤泥(浆)试验研究

      韩超, 俞越中, 柏彬, 董超强, 章荣军, 范舟, 吴巍, 孙科

      经絮凝调理和化学固化改性处理后,可改善高含水率淤泥初始不良工程特性,若将废弃淤泥(浆)资源化利用为路堤填料,势必对处理后淤泥强度有一定要求。作者近几年探索并证实了絮凝-固化-真空预压联合法(简称VP-FSCM)可以有效处理高含水率淤泥浆(含水率>300%),并将其转化为路堤填料。本研究通过开展一系列室内模型箱试验,一方面,探索VP-FSCM工艺处理废弃淤泥(含水率约为150~300%)的可行性和高效性;另一方面,优化VP-FSCM工艺在处理淤泥中的外加剂配方(类型和掺量等)。试验结果表明:(1)VP-FSCM处理废弃淤泥后土体28天不排水抗剪强度为絮凝-固化法(FSCM)处理废弃淤泥后的2.76倍,证实了VP-FSCM处理废弃淤泥的高效可行性;(2)沉降脱水和力学等特性结果表明,VP-FSCM工艺处理废弃淤泥的最佳外加剂种类为水泥(OPC)、高炉矿渣(GGBS)、生石灰(CaO)和聚丙烯酰胺(PAM),且最优掺量分别5%、5%、1.5%和0.12%;(3)在最佳外加剂类型和掺量条件下,真空压力越高,处理后的废弃淤泥强度越高,养护后含水率越低。

      • 1
    • 原位支撑保护下埋地箱涵支撑点间距计算方法研究

      邓声君, 胡东, 刘恒, 付丽, 林洹宇, 蒋刚

      地下电力管线常以箱涵包裹的形式埋于土体,当地下工程施工涉及此类既有管线时,一般采用原位支撑保护法确保箱涵在施工过程中的稳定性,目前支撑保护法中支撑点间距的确定主要依赖于工程经验,本文考虑箱涵截面属性以及在土中的沉降效应,分别建立箱涵中跨段和端部的力学模型,计算箱涵竖向位移,推导支撑点容许最大间距值,提出了原位支撑保护下埋地箱涵支撑点间距计算方法,并以南京地铁五号线云南路站大直径管涵原位保护工程实例验证了该计算方法的准确性和工程适用性,同时通过数值模拟进一步分析了埋地箱涵全跨纵向变形规律和参数敏感性。研究表明:箱涵边跨段支撑点间距为8m,中跨段间距8.73m,全跨总计至少需要设置12个支撑点;在参数放大3倍范围内,随着加固深度、宽度、土体压缩模量的增加,箱涵位移逐渐变小;埋地箱涵支撑点间距计算方法可为类似工程设计提供参考。

      • 1
    • 磷石膏/木质素固化铅污染土的无侧限抗压强度研究

      赵之, 杨秀娟

      采用工业固体废弃物磷石膏、木质素对人工配制铅污染土进行固化处理。通过无侧限抗压强度试验,探究固化剂掺量、养护龄期对不同程度铅污染土固化后应力-应变曲线、破坏形态及无侧限抗压强度的影响规律,对比分析两种固化剂的固化效果,并采用扫描电镜试验分析土样固化前后微观特性。试验结果表明,磷石膏、木质素均可增大固化土的无侧限抗压强度,减小破坏应变;固化土的无侧限抗压强度随磷石膏掺量增加呈持续上升趋势,随木质素掺量增加呈先上升后下降趋势;延长养护时间能有效提高固化土无侧限抗压强度。随固化剂掺量和养护龄期的增加,土体内部胶结水平提高,土样破坏形态从局部张裂逐渐转变为剪切破坏,呈现脆性破坏特征。两种固化剂固化土效果各有优劣,木质素对于高浓度铅污染土的固化效果优于磷石膏,抵抗变形能力更好,而磷石膏短期内提升强度能力及对铅的固定效果更好。扫描电镜(SEM)试验表明,固化剂可起到填充孔隙、胶结土颗粒的作用,水化产物在土体内形成致密结构,宏观表现为强度增强。

      • 1
    • 含EPS垫层及轻量填土挡墙墙后土压力及减载效应研究

      许晓亮, 王鑫佩, 曾林风, 张庭风, 乔素云

      挡墙墙后铺设柔性垫层或回填轻量土,对其优化设计和降低成本有着重要的工程意义。通过开展不同级别荷载下的挡土墙物理模型试验,分析了墙后铺设EPS柔性垫层、回填泡沫轻量土及其同时施加时的墙后土压力大小及分布特征,并探讨了相应的减载效应。结果表明:挡土墙铺设柔性垫层、回填轻量土或二者同时施加时,墙后土压力随埋深均呈现出先增大后减小的“鼓肚”状非线性特征,土压力最大值多出现在1/2墙高处;同等荷载作用下,仅回填轻量土的减载效果相对较弱,减载率为10%-25%,而铺设柔性垫层的最大减载率较之提高了1.5倍,当两者同时施加时减载效果最强,最大减载率相应提高了近3倍;柔性垫层减载效果随着厚度的增加其增幅逐渐降低,但泡沫掺量对墙后回填轻量土的减载率影响更为敏感。工程中可考虑采用中等厚度的垫层,若墙后填土附加荷载较大,可适当提高回填泡沫轻量土的掺量。

      • 1
    • 非饱和黄土水蒸气吸附特性研究

      符文媛, 刘德仁, 王旭, 李建东, 马玥

      为研究非饱和黄土对水蒸气的吸附特性,采用蒸汽平衡法开展不同湿度环境下的等温吸附试验,分析水蒸气在非饱和黄土表面的吸附行为,并探讨温度、矿物成分及含量、干密度对土体吸附性能的影响。试验结果表明,非饱和黄土水蒸气吸附量随相对湿度的增加而增加,整个过程包含了单层吸附、多层吸附和毛细凝聚3个阶段,且GAB 模型可以用来描述非饱和黄土的水蒸气吸附过程。水蒸气吸附量与温度之间存在明显的负相关关系,相对湿度恒定,水蒸气吸附量随温度的升高而降低。非饱和黄土的水汽吸附与矿物组成密切相关,黏土矿物含量直接影响着其水蒸气吸附能力。此外,干密度对水蒸气吸附量的影响可分为两个阶段,在相对湿度RH<80%时,水蒸气吸附量随干密度的增大而增大,直到进入毛细凝聚阶段,随着干密度的增大,水蒸气吸附量不再增大反而有所降低。

      • 1
    • 真空热固结联合强夯处理工程废浆试验研究

      吴建奇, 陶建伟, 符洪涛, 李校兵, 周晨阳, 陈腾

      为解决真空热固结过程中热量与真空负压在土体中衰减,而导致土体加固效果不均匀的问题,利用强夯法能改善土体密实度的特性,将真空热固结法与强夯法联合应用于工程废浆的加固处理中。通过四组室内模型试验,研究了不同夯击时机对土体加固效果的影响。结果表明:在沉降速率为4cm/3d时为最佳夯击时机,土体表面平均沉降比其他试验组提高26.5%、11.72%和3.74%,对工程废泥浆的处理效果最佳,能有效的解决真空热固结下深层土体加固效果差的问题,并提高土体的均匀性。通过微观结构分析发现,合适的强夯时机下,由于土颗粒之间的孔隙重分布,导致土体密实程度更高,十字板剪切强度随之增加。此外,内部孔隙重分布产生微裂缝形成的排水通道对排水有一定的促进作用,进一步提升了固结效果。所以在合适的夯击时机下,对土体的十字板剪切强度与固结度均有促进作用。

      • 1
    • 基于骨料架构-固化技术对开挖淤泥加固的试验研究

      邵吉成

      为了对淤泥和建筑垃圾进行处置,并实现二者的共同资源化利用,将建筑垃圾作为骨料并按淤泥的质量比的15%添加到淤泥中,并在现场展开对淤泥的原位固化实验。试验结果表明,当固化剂掺量为8%时,固化淤泥土强度较高,养护28天后的室内无侧限抗压强度可达320kPa;现场原位固化试验中,根据静力触探试验估算土体的承载力特征值为146kPa,平板荷载试验检测土体承载力特征值为190kPa,对淤泥的固化效果明显。低剂量固化剂添加到淤泥中,固化淤泥土强度较低,骨料的架构作用不明显;当固化剂掺量为8%时,固化土的强度较高,骨料的架构作用有利于提升固化淤泥土的承载力,土体的承载力特征值可达325kPa,架构作用对固化淤泥土强度的提升率为71.05%,对固化淤泥的压缩模量提升率为55.02%。

      • 1
    • 木质素改良膨胀土工程特性及微观机理研究

      王欢

      为了探究木质素对于新乡地区弱膨胀土的作用效果,通过室内试验、ESEM(环境扫描电子显微镜)试验、XRD(X射线衍射)试验探讨了木质素改良膨胀土的物理力学特性、微观结构及孔隙特性、矿物成分变化以及木质素与土体间的相互作用机理。试验结果表明:采用木质素改良膨胀土时,3%木质素抑制膨胀土膨胀性效果最好,并且此时土体抗压强度最高。土体中孔隙结构十分复杂,孔隙排列定向性较差,木质素胶结物可以填充土体孔隙使其微观结构更加密实。木质素在膨胀土中起到的是一种胶结作用,并不能与膨胀土反应生成新的矿物成分,与土作用时稳定性较好,属于物理改良。

      • 1
    • 基于贝叶斯网络的深基坑承压水风险分析评价

      马海洋, 童立元, 方若全, 苏昂, 吴烁, 白坤

      针对目前深基坑承压水风险分析研究存在分析方法单一、事前风险评估理论不足、施工全过程动态风险预测缺乏等问题,本文提出了基于贝叶斯网络(BN)的深基坑承压水风险分析方法,实现了承压水风险事故的事前分析和施工全过程的动态风险评价。该方法从环境、设计、施工、管理等方面建立了深基坑承压水风险评价指标体系,构建了静态BN风险分析模型,完成了风险概率预测、事故因素诊断、致灾因子识别等事前风险评估内容;在此基础上,通过设定风险转移节点和观测节点,引入Noisy-Max假设,实现了基于监测数据的动态BN施工全过程承压水动态风险分析预测;最后,以江阴靖江长江隧道江北深基坑工程为例,分析确定了本工程的承压水风险等级,进一步明确相关风险因素,准确预测出了该工程的动态风险变化。研究结果表明,该风险分析方法具有较高的适用性和合理性,能够为深基坑施工安全提供切实的指导和帮助。

      • 1
    • 氯离子在开裂混凝土中等效扩散系数分析方法

      张志明, 彭建新, 程小康, 龙煜

      氯离子侵蚀对于钢筋混凝土结构有着严重的劣化作用,混凝土中的裂缝为氯离子的扩散提供了快速通道,加速了结构耐久性失效。因此,本研究综合考虑裂缝密度,裂缝内界面粗糙度和裂缝的取向度影响,结合机器视觉识别裂缝,构建了开裂混凝土的代表性单元体积(REV)模型并计算其等效扩散系数,最后将已有文献中的试验结果与基于REV模型的计算结果进行对比。结果表明:不同盐冻条件下的平均相对误差为1.6%,完成28次盐冻后不同初始裂缝条件下的平均相对误差为2.9%,结果较为吻合,表明本文提出的开裂混凝土氯离子等效扩散系数具有较好的可靠性。

      • 1
    • 升温机制及冷却方式对碱矿渣混凝土高温后抗压强度的影响研究

      马倩敏, 刘倩, 李黎山

      本文研究了升温速率(5℃/min、10℃/min)、恒温时间(1h、2h)和冷却方式(自然冷却、浇水冷却)对碱矿渣混凝土高温后残余抗压强度的影响。并从胶凝材料基体微观结构的高温变化对混凝土抗压强度变化进行了分析。结果表明:升温速率较大的情况下,当温度低于 400℃时,热应力影响不明显,较短的受热时长有利于残余强度的保持,随温升至 800℃,热应力影响显著,混凝土残余强度明显降低;800℃之后,热应力达到一定程度,受热时长的缩短使强度在一定程度上得以保持。恒温时间的延长会加剧胶凝材料基体结构及基体-骨料界面过渡区的劣化效应,从而引起混凝土残余强度的降低。浇水冷却降低了水化产物 C-S-H 凝胶的分解温度,并在混凝土内产生热应力,不利于残余强度的保持。

      • 1
    • 考虑土体参数不确定性的基桩多目标优化算法

      吴兴征, 刘伟超

      为得到满足可靠性要求的基桩最佳设计方案,在有效控制基桩沉降量的情况下,尽可能地减小基桩造价。本文以中国尊大厦基桩为算例,考虑土体极限阻力不确定性,采用非支配排序遗传算法-II(NSGA-II),针对种群中的个体进行非支配解选择排序和拥挤距离比较。将桩径和桩长视为优化设计变量,以基桩承载力的目标可靠指标作为约束条件,工程造价和单桩沉降量的最小值为目标函数,得到Pareto最优解集。此算法解决了传统多目标优化方法在缺乏经验的情况下优化效果不佳与速度慢的问题。进而,采用基于熵权理论的TOPSIS法对Pareto最优解集中的每一个解进行赋权后,筛选出相对贴近度最大的方案。研究结果表明:最优方案在造价和桩沉降量上均优于原设计方案,这说明建议的基桩优化设计方法具有可行性。

      • 1
    • 基于极限分析理论的复合地层中双模盾构开挖面稳定性研究

      黄阜, 陈晶晶, 王勇涛, 杨云强, 谭瑞

      针对目前双模式盾构在复合地层土岩交界面进行掘进模式转换过程中掘进面稳定性研究中存在的问题,本文采用空间离散技术构建了双模式盾构在穿越土岩交界面过程中开挖面前方岩土体的二维破坏机制。利用该破坏机制和极限分析上限定理推导得到了极限状态下土舱压力的目标函数,通过优化计算得到了盾构机在穿越土岩交界面过程中维持开挖面稳定性所需的土舱压力上限解,并讨论了不同参数对土舱压力及开挖面前方岩土体破坏模式的影响。在此基础上基于可靠度理论,建立了土舱压力的可靠度模型,并给出了复合地层中容许可靠度下维持开挖面稳定性最小土舱压力的建议值。研究结果表明:盾构机在穿越土岩交界面过程中维持开挖面稳定性所需的土舱压力随着盾构机与土岩交界面距离的减小而减小;开挖面前方岩土体的破坏范围随着界面倾角的增大而增大。

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    • 地质聚合物固化土研究现状及展望

      罗正东, 章本本, 苏永华, 蒋波, 李政阳

      地质聚合物(Geopolymer)作为一种新兴的土壤固化剂,是一类以富硅铝酸盐矿物为前驱体,在碱激发剂作用下形成的绿色无机胶凝材料,具有力学性能良好、耐久性优异以及低碳环保等优点,能够有效克服水泥/石灰等传统土壤固化剂能耗高、污染大以及耐久性差等缺点,被国内外学者普遍认为是传统土壤固化剂的理想替代品。为明确地质聚合物对土壤的加固机理和增强效果,本文回顾了近年来地质聚合物固化土的研究进展。首先介绍了地质聚合物固化土的反应机理;其次详述了不同因素对地质聚合物固化土无侧限抗压强度和抗剪强度等力学性能的影响研究;然后讨论了地质聚合物固化土在冻融循环、干湿循环以及化学离子侵蚀等作用下的耐久性;最后对地质聚合物固化土技术未来发展方向进行了展望。

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    • 橡胶粉改性PE-ECC的静力及抗冲击性能

      贺绍华, 陈焕伟, 江政, 禹智涛

      为研究橡胶粉改性聚乙烯纤维增强水泥基复合材料(PE-ECC)的物理力学性能,对掺入不同粒径橡胶粉的PE-ECC进行静力和抗冲击性能试验。通过分析橡胶粉PE-ECC的弹性模量、泊松比、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度,探讨橡胶粉粒径对PE-ECC基本力学性能的影响;与此同时,利用分离式霍普金森压力杆(SHPB)进行橡胶粉PE-ECC的抗冲击性能试验,基于不同应变率下的动态应力-应变曲线,分析应变率对橡胶粉PE-ECC动态增长因子(DIF)、动态压缩强度和动态峰值应变的影响。结果表明:随着橡胶粉的加入,PE-ECC的各项物理力学性能均有一定程度的下降。橡胶粉粒径为0.20~0.90mm时,体积掺量为10%、粒径大小为0.30mm的橡胶粉PE-ECC各项力学性能降幅最小,其立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和动态抗压强度相对无橡胶粉PE-ECC分别降低了8.9%、15.6%、10.8%和23.4%。与无橡胶粉PE-ECC类似,橡胶粉PE-ECC的受拉应变硬化特征明显,掺入不同粒径(0.20~0.90mm)橡胶粉的PE-ECC极限拉应变均稳定在4.6%左右。此外,橡胶粉粒径对PE-ECC动态峰值应变的影响较小,但随着冲击应变率的提高,橡胶粉PE-ECC的动态增长因子DIF、动态抗压强度和动态峰值应变逐渐增大,其动态峰值应变的应变率增强效应明显。

      • 1
    • 考虑尺寸效应影响的钢筋混凝土构件纯扭承载力计算方法

      金浏, 祝华杰, 杜修力

      在实际受力状态中,钢筋混凝土柱/梁除了受到轴力和弯矩的作用,还可能存在扭矩的作用。在扭矩存在的复合受力状态下,构件的破坏更为严重且较难预测。扭转破坏常表现出脆性破坏特征,从而具有明显的尺寸效应现象。近年来钢筋混凝土构件的抗扭设计问题受到了广泛关注。现行的设计规范是基于小尺寸试件的试验数据外推而来,并未考虑尺寸效应的影响,对大尺寸试件承载力预测值的安全度有待商榷。本文总结了钢筋混凝土柱名义抗扭强度尺寸效应规律,建立了能定量反映配箍率影响的名义抗扭强度尺寸效应律公式。进而,通过引入尺寸效应系数αh,建立了考虑结构尺寸影响的钢筋混凝土构件纯扭承载力建议预测公式,从而保证了大尺寸试件承载力预测值的安全度。通过现有试验数据的对比,证明了修正公式可有效提高大尺寸试件承载力预测值的安全储备。

      • 1
    • 碳化作用对固化铅污染土强度特性和微观结构的影响

      仝亮, 曹智国, 杨风威

      碳化作用是影响水泥固化重金属污染土耐久性的一个重要因素。为探明长期服役过程中碳化作用下固化污染土强度特性的演化规律,人工配制铅污染土,采用水泥固化处理后进行碳化试验,分析碳化作用和压实度对固化土无侧限抗压强度的影响规律,并通过扫描电镜和压汞试验,分析碳化作用对微观矿物形态和微观孔隙结构的影响。试验结果表明,碳化作用下固化铅污染土的无侧限抗压强度降低,15 %水泥掺入量的固化土强度降低44 % ~ 45 %,这是由碳化反应产物填充增强效应和土颗粒间胶结作用减弱共同作用的结果。固化土强度与孔隙率具有很好的幂函数关系,揭示了填充作用对固化土强度的影响。碳化作用下固化铅污染土中观察到较多的结晶状态良好的碳化反应产物CaCO3,固化土总的孔隙体积减小,< 0.01 μm的凝胶孔和0.01 μm ~ 0.1 μm的小毛细孔所占的比例减少,0.1 μm ~ 10 μm的大毛细孔和> 10 μm的大孔隙所占的比例增加。

      • 1
    • 分级循环卸-加围压下粉砂岩力学特征研究

      苗胜军, 段懿轩, 刘春康, 卢新爱

      针对不同的实际工程,开展不同应力路径的实验来研究岩体的力学特性是解决实际问题的关键。为研究围压循环卸-加载此特殊应力路径下粉砂岩的力学特征,采用MTS815岩石力学测试系统开展不同轴力水平下分级循环卸-加载围压试验,分析研究了不同轴力水平下轴、环向塑性应变及弹性模量的演化特征。并结合耗散能量的计算,分析了能量演化与试件变形破坏之间的关系。结果表明:随着循环次数的增加,滞回环往应变增大方向移动,卸-加围压应力-应变曲线逐渐闭合,滞回环间距整体表现为由“疏”到“密”的变化特征;单一变量时,围压卸载等级越低弹性模量越低,轴力水平越低弹性模量越高,弹性模量受轴力水平和围压卸载等级两种参量共同作用;单次循环中环向塑性应变在数值上总是大于对应的轴向塑性应变,循环卸-加围压特殊应力路径下,高轴力水平下岩石抵抗塑性变形能力要强于低轴力水平;岩石破坏最终所耗散的总能量与轴力水平一定程度上呈线性正相关。

      • 1
    • 水化蒙脱石拉伸力学特性的分子动力学模拟研究

      杨宇, 徐国元

      了解蒙脱石在拉伸状态下的力学行为在地球科学、岩土力学等领域至关重要,但现有的理论和方法难以在小间距范围内预测其水化力学性质及关键机理。本文通过编写施加应力-计算应变Perl语言脚本,首次进行了不同水化量蒙脱石拉伸应力下的分子动力学计算模拟与应力应变分析,确定了其不同应力阶段的力学特性、相互作用机制和微观结构演化。结果表明:蒙脱石内层水化对于极限应力和拉伸模量的弱化效应明显,且在水化初期弱化幅度会更大;体积水化膨胀主要源于晶格长度c的线性增长。Z方向的拉伸模量远小于平面内,即应力对表面Z方向的力学行为影响最大,当达到极限拉应力后,会出现整层分离的破坏现象;内层是大部分形变的主要原因,并且支配着蒙脱石的拉伸力学性能;Z方向拉应力主要造成晶格长度c和晶格角β的增加,而在X和Y方向拉应力下,则主要发生β的减少和增加。层电荷密度越高,结合水膜越密实,形成氢键数目越多,体积和晶格长度c越小,抗拉力学性能也越强。本工作定量揭示了蒙脱石在不同水化、拉应力状态、层电荷密度下的基本力学性质及内在结构机理,为岩土灾害宏(微)观防治、土体性质及工程适应性评价奠定了基础。

      • 1
    • 机械力作用对岩土固化用固废基胶凝材料性能的影响

      周永祥, 刘倩, 王祖琦, 郝彤, 冷发光

      摘 要:利用稻壳灰、CFB脱硫灰、钢渣协同制备一种低碳水硬性无机胶凝材料,可替代水泥用于岩土固化。为提高这种胶凝材料的活性及其他性能,研究机械力作用下固废基胶凝材料的性能变化及其机理。研究表明:随着粉磨时间增加,固废基胶凝材料的粒度分布曲线由多峰分布转变为单峰分布,标准稠度用水量减少,凝结时间缩短;水化诱导期的结束时间和第二放热峰出现时间明显提前,累积放热量增加;砂浆试件的早期抗压强度和自收缩显著增加;采用固废基胶凝材料制备流态固化土,其初始流动扩展度随粉磨时间增加而增加,经时损失加快;机械力激发对固化土的早期强度影响不显著,后期强度则呈现先增加后降低的趋势。采用固废基胶凝材料制备流态固化土,能够满足一般回填工程的强度要求。

      • 1
    • 阳离子半径对电化学法加固软黏土效果影响试验研究

      吴建奇, 周晨阳, 袁国辉, 符洪涛, 陶建伟

      在电化学加固法中,注浆试剂种类一直是主要研究问题之一。为了研究注浆试剂中的阳离子半径对电化学法加固软土地基效果的影响,以同价位不同半径的Ca2+、Mg2+、Cu2+为研究对象,进行电渗固结试验研究,对试验过程中的电流、排水量、有效电势、电渗透系数变化及试验后的含水率与抗剪强度分布进行分析,并结合SEM扫描电镜,深入探究不同阳离子对电化学加固效果的影响。研究表明:相比传统电渗法,电化学加固法能有效缩短处理时间,提升电渗处理效果;在电化学法中提高注入试剂中阳离子的离子半径,对土体的导电性与电渗透系数及处理后的土体抗剪强度均有明显的提升,其中,钙离子的加固效果最好,试验后的土体SEM微观图像也表明,钙离子处理后土体密实程度更高。

      • 1
    • 循环荷载下软黏土阻尼比特性及其简化计算方法

      魏子航, Salman Hassan, 朱义欢, 王涛, 邓永锋

      土体的阻尼比是土层动力分析和评价必不可少的重要动力性参数,但滞回曲线具有多样性和复杂性,利用规范法计算阻尼比时因数据量过多导致数据的筛选和整理困难,适当地对滞回曲线进行简化有助于快速处理和分析试验数据。本研究为研究南京地区长江漫滩淤泥质粉质黏土在地铁列车循环荷载作用下阻尼比的变化和特性,对土体进行了动三轴试验,分析了土体的阻尼比在不同固结围压和动荷载幅值下的变化过程,并根据土体动应力-应变滞回曲线的几何特征和循环荷载的物理意义,采用多个循环次数作为一个代表性循环单元的思路对阻尼比进行简化计算。结果表明:土体的阻尼比随着动应变的增加呈快速增长-缓慢增长-保持平稳的三阶段发展趋势;随着固结围压的增加,土体的阻尼比逐渐减小;随着动荷载幅值的增大,土体的阻尼比增加。简化方法中,随着代表性循环单元的循环次数的增加,阻尼比减小,该方法具有一定的实用性,能减少数据处理和后续计算量。

      • 1
    • 表面处理污泥渣料磨细粉体活性激发及其机理

      成 伟, 高 琦, 张宇驰, 巴明芳, 初汉增

      为了更好地提高掺加表面处理污泥与建筑渣土高温烧结渣料磨细粉(简称磨细粉)的火山灰活性,研究了Ca(OH)2对掺加磨细粉硅酸盐水泥基材料的力学性能、微细观结构特征及重金属浸出行为的影响及机理。结果表明:Ca(OH)2掺量为水泥基材料中胶凝材料总质量的0.8%时,掺加磨细粉水泥基材料力学性能较优,在7d、28d、60d时抗折强度较基准组分别提高23.5%、9.3%、7.8%;微细观测试结果表明,少量的Ca(OH)2能增大水泥基材料硬化浆体的比表面积,增加水化产物数量,提高硬化浆体结构密实性,但Ca(OH)2含量超过胶凝材料总质量的0.8%之后,对水泥基材料硬化体结构和性能则会产生负面效应。研究还发现,掺加占胶凝材料总质量为0.8%Ca(OH)2能有效降低掺加磨细粉水泥基材料中有害重金属的浸出浓度,其中Cu、Ni、Zn浸出率比基准组分别降低了17.5%、13%、40.8%,可以更好地确保掺加磨细粉水泥基材料中有害重金属Cu、Ni、Zn和Cr的浸出值均低于《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》GB30760-2014中规定的浸出浓度限值。

      • 1
    • 均质黏性土中静压沉桩桩土界面孔压增量及有效土压室内试验研究

      王永洪, 张腾, 张明义, 吴江斌, 徐泽强, 银吉超, 魏家斌

      研究饱和黏性土中静压沉桩引起的桩土界面孔压增量及有效径向应力的变化规律,对工程实践具有重要意义。利用自制的大比例模型试验系统,通过双壁开口和闭口管桩,实现了开口和闭口桩桩身表面嵌入式安装微型测试元件,得到了考虑孔压增量的桩土界面有效径向应力的变化规律。研究结果表明:入土深度越大,桩土界面孔压增量及有效径向应力越大,闭口桩桩土界面超孔压大于开口桩;桩身上部桩土界面超孔压和有效径向应力小于桩身下部;同一入土深度,随着桩身h/L的增加,桩土界面土压力存在“侧压力退化”的现象;本文特定试验条件下,闭口和开口桩桩土界面超孔压与上覆有效土体自重比值最大值分别是61.2%和52.1%,桩土界面有效径向应力是超孔压的3.76~5.46倍。因此,桩土界面超孔压和有效径向应力与桩身h/L位置有关,试验结果可供静压桩施工和承载力确定提供参考。

      • 1
    • 玄武岩纤维橡胶混凝土抗冲磨性能研究

      李双喜

      研究了粒状、针状、粉状橡胶对混凝土抗冲磨性能的影响,在粒状橡胶混凝土基础上掺玄武岩纤维,研究纤维橡胶复合时混凝土的抗冲磨性能,结合SEM观察微观形貌并分析其抗冲磨增强机理,运用分形维数表征混凝土磨损过程的形貌变化情况,并讨论了分形维数与磨损程度的关系。结果表明:分别掺15%的粒状、针状与粉状橡胶时,混凝土的抗冲磨强度提高了140.24%、157.96%、83.88%;当玄武岩纤维掺量为0.1%时,粒状橡胶混凝土抗冲磨强度提高了11.63%,纤维和橡胶能在不同层面上发挥作用,共同增强抗冲磨性能;混凝土磨损程度可用分形维数表征,随着时间的增加,混凝土磨损越严重,分形维数越大,得到了分形维数与质量损失率和体积损失率的关系,并建立了曲线方程。

      • 1
    • 桥梁温度作用与效应2020年度研究进展

      肖林

      温度作用是桥梁结构在建造、使用过程中需要考虑的重要荷载。随着交通网络的延伸,越来越多的桥梁结构受到严酷的环境温度作用,同时桥梁交通环境复杂化也使得桥梁遭受火灾并发生损失的几率增大。深入研究桥梁环境与火灾温度场,识别其作用与效应,有利用从设计、建造与养护等方面保障桥梁结构安全。本文就国内外2020年度桥梁环境温度作用、温致效应、桥梁火灾作用与效应方面最新研究进展进行梳理与总结,并基于以上最新研究进展,对未来桥梁温度作用与效应方面研究热点和方向做了展望。

      • 1
    • 木质桥梁2020年度研究进展

      赵冉, 张锐, 胡棚, 陈可道

      木质桥梁是指以木材为主要建造材料的桥梁,具有绿色环保、轻巧美观、施工便捷、性能可靠等优点。近年来,由于我国森林资源逐渐恢复,现代木结构的加工、防腐和连接技术也不断提高,木桥成为中小跨径桥梁建造的理想桥型。为了能够更好地适应当前桥梁建设形势,推动木桥应用与发展。本文就木桥应用现状、木质桥面板技术、木桥的检测与加固技术与木-混凝土组合桥梁等方面进行总结。希望对广大木桥工作者有所帮助。

      • 1
    • 2020年预制装配式混凝土桥梁结构研究综述

      许子宜, 张子飏, 徐腾飞

      预制装配式桥梁凭借施工质量好、对环境的影响小、现场作业时间短、施工安全水平高等优势,已成为中国桥梁建设的重要发展方向。预制装配式混凝土桥梁既适合于交通复杂的城市道路桥梁,也适合于施工环境艰苦的铁路桥梁建设。本文通过文献调研的方式,梳理2020年度国内外预制装配式混凝土桥梁的研究进展。根据桥梁结构类型,从上部结构与下部结构两个方面论述了该领域内的新技术、新构造以及典型工程应用。经过本文粗略总结,在上部结构中,节点的连接构造、抗裂性能与耐久性得到了学者的广泛关注;z哎下部结构中,随着预制装配式体系在高烈度地震区桥梁的中应用,预制装配式桥墩的构造与抗震性能是目前研究的一个热点。下部结构的耐久性与抗裂性能仍有待提升。

      • 1
    • 2020年度桥梁评估与加固研究进展

      张方

      由于大规模建设时期,经济高速发展带来的桥梁建设需求与落后的技术储备之间的矛盾,今后10到30年,我国将面临日益增长的桥梁检修压力。基于桥梁评估与加固领域的最新研究进展,本文介绍了包括桥梁主要病害监测技术的化学方法和物理方法以及传感器技术及信号处理技术在内的桥梁健康监测技术及装备;对比了基于时变可靠度理论和基于历史数据的桥梁健康评估方法,并论述了结构参数反演相较于人工智能的重要意义;介绍了针对抗弯、抗剪、抗震的局部加固方法,附加结构体系的整体加固方法,及电化学除氯技术等养护方法;介绍了网络级和项目级的维修加固决策方法。考虑到强学科交叉特性,对一些先进的传感器、信号处理技术及评估理论也进行了着重介绍,旨在厘清其间内在逻辑,或许能够起到一定的灵感和思路启发作用。

      • 1
    • 2020年度桥梁文化遗产的规划与保护研究进展

      张方, 邓捷超, 张开权, 杨倩, 钱永久

      在世界文化交融的进程中,各国都更加重视本国的文化遗产保护,其中桥梁文化遗产作为一类人类综合活动的遗产具有交通遗产、建筑遗产、城市规划遗产、工业遗产等的诸多属性,越来越受到世界各国的重视。但是,就目前来看,相对于其它文化遗产,在全球范围,对桥梁文化遗产的研究和实践都还不成熟,并未形成体系。通过对我国近20年古桥、古桥文化及其相关研究的统计可以清晰地看到我国目前桥梁文化遗产研究的整体现状。并且,基于对2020年度国内外桥梁文化遗产研究成果的归纳、分析,阐述和总结了2020年度桥梁文化遗产国内外研究进展情况,对未来桥梁文化遗产的规划和保护进行了展望。

      • 1
    • 钢结构桥梁疲劳2020年度研究进展

      张清华, 劳武略, 崔闯, 卜一之, 夏嵩

      钢结构桥梁具有轻质高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是我国桥梁工程的重要发展方向。但工程实践表明,疲劳与断裂是导致结构服役性能降低甚至引发灾难性事故,仍是制约钢结构桥梁发展应用的关键因素。国内外学者从不同的角度对于钢结构桥梁疲劳问题进行了深入系统的研究,现聚焦疲劳失效机理与抗力评估方法、抗疲劳设计与建造技术、环境因素及其疲劳抗力效应机制、疲劳裂纹识别与监测检测、疲劳开裂处置与性能强化等主要方面,对2020年度国内外学者在相关领域所取得的最新研究进展进行总结,梳理亟待解决的关键问题以及下阶段的研究重点。结果表明:钢结构桥梁疲劳问题是学术界和工程界的研究热点,在对疲劳性能分析评估理论方法、抗疲劳设计和长寿命结构、抗疲劳建造技术、疲劳损伤监测与疲劳微裂纹检测识别、剩余疲劳寿命预测与疲劳性能强化进行研究的基础上,构建钢结构桥梁全寿命周期抗疲劳技术,是本领域的研究重点和重要发展方向。

      • 1
    • 桥梁抗爆与抗火2020年度研究进展

      崔闯, 杨正祥, 王昊, 张清华, 卜一之, 夏嵩

      近年来能源交换的需求量随各区域经济的飞速发展而不断增大,装载运输“燃、汽、爆、化”的危化品车辆日益增加,由车辆导致的爆炸或火灾层出不穷,桥梁结构的运营安全受到严重威胁。作为桥梁防灾的热点问题,国内外学者在桥梁抗爆与抗火领域进行了卓有成效的研究,现以2020年发表的中英文论文为主,对国内外学者在爆炸冲击荷载试验与数值模拟方法、桥梁火灾试验与模拟技术、桥梁抗爆性能及劣化机理、火灾下桥梁损伤机理与安全评估、桥梁抗爆安全评估方法、过火后桥梁性能演化与灾变机制等方面所取得的研究成果进行扼要综述,通过系统分析表明:爆炸试验技术与结构高应变率下的力学特性研究、复杂火灾环境下桥梁结构断面温度传递与分布规律、多灾耦合作用下桥梁结构的损伤演化、灾变机制和桥梁结构安全评估体系等方面的研究欠缺和迫切需要。为保证桥梁结构在全寿命周期内的服役安全,爆炸、火灾等极端荷载条件下的结构特性和运维安全是当前构建桥梁运维安全保障体系中的重中之重。

      • 1
    • 2020年研究进展:轨道交通桥梁减振降噪

      李小珍, 郑净, 毕然, 张迅, 罗浩, 曹智扬

      随着高速铁路与城市轨道交通的快速发展,振动与噪声问题愈发突出。传统直立式声屏障对轮轨噪声降噪效果明显,但当列车运行速度超过250km/h时,其噪量不足,为此,我国高速铁路正力推全封闭声屏障的建设。同时,近年来,钢桥或钢-混组合桥在我国高速铁路和城市轨道交通中逐步得到广泛应用,钢桥或钢-混组合桥的声辐射能力更强,具有频谱宽、幅值大和难控制等特点,因此,在环境敏感区域建造钢桥或钢-混组合桥亟待解决其噪声控制问题。围绕“高速铁路声屏障降噪性能与动力特性”和“钢桥减振降噪”两个研究方向,本文简要评述该方向的研究动态及发展趋势。

      • 1
    • 2020年度桥梁结构数值分析研究进展

      周凌远

      随着计算机技术不断发展及计算理论研究的深入,数值方法成为了分析桥梁结构力学行为的主要的方法。通过桥对梁结构的数值模拟,能获得在各种复杂作用下的力学行为和响应,在效率和适应性方面远高于解析方法和模型试验。以近年来国内外相关的研究文献成果为基础,对数值分析技术在桥梁结构分析中的应用及最新研究成果进行了综述。重点关注了与桥梁结构主要力学行为分析相关的有限元数值模拟相关的理论与方法,对桥梁结构数值化模拟方法中的梁的理论最新研究方向、主流的非线性分析方法与技术、桥梁结构材料的多种数值化本构模型研究进展,桥梁结构腐蚀环境下力学性能的时效性、耐久性评价的有限元方法,以及基于梁理论的组合结构的数值模拟方法等最新研究成果进行了综述,对这一领域需要进一步研究和解决的问题进行了讨论及展望。

      • 1
    • 车-桥耦合振动2020年度研究进展

      李小珍, 王铭, 晋智斌, 朱艳, 邱晓为

      车-桥耦合振动的主要研究内容包括轨道不平顺作用下的车-桥耦合振动及随机振动、风-车-桥耦合振动、地震-车-桥耦合振动、新型轨道车辆-轨道梁耦合振动等方面。当前,我国铁路桥梁建设面临更大跨度、高速度、高舒适度等新的挑战,在风荷载及列车荷载等外部激励作用下,车-桥间相互作用越发显著。如何准确预测实际复杂风环境下车-桥耦合系统动力响应及高速列车的行车走行性,并为桥梁设计、线路运营、维护及管理提供技术指导,成为2020年度车-桥耦合振动领域的研究热点和发展趋势。

      • 1
    • 超高性能混凝土(UHPC)在桥面板体系中的应用进展

      夏嵩, 陈柳, 杨旭

      超高性能混凝土(UHPC)与正交异性钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料、新构造研究的典型范例。由于UHPC桥面板的刚度较大,它可以有效减小桥面板中的局部变形,从而明显降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力幅,改善其抗疲劳性能。本文从新构造、剪力连接件性能、组合桥面板基本力学性能、组合桥面板疲劳性能及UHPC材料与构件力学性能等几个方面对UHPC-正交异性钢桥面板组合体系的研究进展作一综述,其内容主要为2020年以来发表的工作,部分兼及更早一些的研究成果。

      • 1
    • 桥梁健康监测2020年度研究进展

      单德山, 罗凌峰, 李乔

      桥梁健康监测系统利用通讯传感设备远程记录运营中的结构持续响应,通过对信号数据的处理分析实现桥梁结构的实时预警与安全评估,从而达到保护结构正常运营、延长结构使用寿命、指导桥梁结构管养与维护决策的目的。桥梁健康监测技术作为桥梁工程领域新兴的分支,已逐渐成为一个热门研究方向。为了促进该领域研究进一步发展,指导健康监测系统在桥梁工程中更高效的应用,对桥梁健康监测系统的信号降噪、信号预警、模态参数识别、有限元模型修正、损伤识别、状态预测与评估等关键技术方法的研究现状进行了详细介绍,并对2020年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现机器学习方法正越来越广泛地应用到桥梁健康监测各项关键技术的现阶段研究中。

      • 1
    • 混凝土桥梁的耐久性2020年度研究进展

      占玉林, 斯睿哲, 臧亚美

      近年来混凝土桥梁的耐久性引起了广泛的关注并一直是桥梁研究的热点之一,混凝土桥梁的耐久性直接影响到长期服役桥梁的安全性和使用寿命。目前混凝土桥梁耐久性的研究主要分为两个方面:①从材料的损伤机理层面入手研究桥梁构件材料的破坏方式和影响因素,分析混凝土桥梁材料的耐久性影响作用机理;②从桥梁结构的整体出发研究桥梁耐久性能的设计、评估以及桥梁的养护方案等,探究提高混凝土桥梁结构耐久性的措施。为了全面掌握混凝土桥梁的耐久性的研究动态,本文从混凝土桥梁的设计、桥梁混凝土材料的耐久性研究、混凝土桥梁的钢筋锈蚀研究、混凝土桥梁的耐久性提升技术、不同服役环境对桥梁耐久性的影响、长期服役性能评估及寿命预测等方面,对2020年国内外学者关于混凝土桥梁耐久性的论文进行梳理,探讨未来混凝土桥梁耐久性的研究重点和发展方向。

      • 1
    • 2020年钢-混组合结构桥梁研究新进展

      卫星, 肖林, 温宗意, 康志锐

      钢-混组合结构桥梁作为可实现可持续桥梁工程的结构形式之一,有良好的综合技术经济效益和社会效益,日益受桥梁工程界所欢迎。钢-混组合结构能充分发挥混凝土和钢材各自的材料性能优势,以其整体受力的合理性、经济性、便于施工等突出优点,已广泛应用于结构工程许多领域。为促进我国桥梁建设向装配化、绿色化及智能化的转型升级,在中小跨度桥梁中推广使用钢-混组合结构面临机遇与挑战。从两大类方向对国内外2020年度文章进行搜集、分类、回顾、综述,包括各式常用剪力件研究以及组合梁研究。剪力连接件研究内容涵盖栓钉连接件、PBL连接件、螺栓连接件、进连接件的基本力学性能,以及连接件的耐久与退化性能;组合梁研究进展包括论模型研究,组合效应与空间行为研究,组合梁负弯矩区性能研究,组合梁动力特性研究,组合梁劣化性能与检测加固研究,组合梁施工方法研究。

      • 1
    • 桥梁施工监控2020年度研究进展

      杨永清, 高玉峰, 黄胜前, 吴斌斌

      桥梁施工监控是桥梁施工技术的重要组成部分,是确保桥梁施工质量的关健,是桥梁建设的安全保证,已成为桥梁工程领域研究的重要内容。通过文献调研的方式,以“施工控制/监测/监控”、“施工控制理论/方法”、“施工监测系统”、“智能监测”等为关键词,在Web of Science、Science Direct及中国知网上搜索、整理了2020年度发表的六十余篇科研论文,主要对国内外学者在桥梁施工控制理论方法、施工控制参数识别和状态预测、桥梁施工监测系统与智能监测等方面取得的研究进展进行了归纳、梳理和总结,并对今后桥梁施工控制研究的热点进行了展望。

      • 1
    • 钢桥部分新进展

      郑凯锋

      为了促进钢桥技术的发展,系统梳理了近年来国内外钢桥领域的研究热点与前沿。首先回顾了我国大型钢桥一年来的重要建设成就与技术进步,然后分别对钢桥领域主要研究方向取得的最新进展进行了系统总结,同时对钢桥领域各方面所做出的诸多具有开创意义的工作进行了详细介绍,以期对钢桥领域的工程应用与学术研究提供主要信息与借鉴。

      • 1
    • 桥梁基础工程2020年度研究进展

      江昕宇, 武守信, 冯君, 李小刚, 李毅

      桥梁基础的作用是将来自于桥梁墩台的荷载平稳地传给地基,它是连接桥梁结构和大地持力层的基本结构。与其它建筑物的基础不同,桥梁基础承受上部结构传来的动荷载,通常位于水中或深水激流中并且有庞大的体型和自重。由此带来的设计、施工和运营维护问题构成了桥梁基础工程领域独特的研究课题,尤其在各种跨海、跨江、跨不良地质区域的桥梁建设中,基础工程的问题尤为突出。本文以国内外桥梁基础工程领域的科研成果为主要依据,总结和评述近一年来在桥梁基础结构形式、基础冲刷、基础施工、和桥梁基础抗震方面的研究进展,分析和讨论目前桥梁基础工程领域存在的问题,以期指出未来的研究方向和亟待开展研究的课题。分析表明,桥梁基础工程领域的研究应重视以下几个方面:近海岸深水复杂基础的水沙作用理论和输沙机理,适合我国深海地质特点的新型深水基础结构,大型沉井基础下沉和着床关键技术,以及地震作用下土-基础-结构三者动力相互作用。。

      • 1
    • 混凝土桥及其高性能材料2020年度研究进展

      赵人达, 占玉林, 徐腾飞, 李福海, 赵成功, 张建新, 杨世玉, 原元, 文希

      为了解2020年混凝土桥及其高性能材料研究方向的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从混凝土桥、高性能混凝土材料及高性能加劲筋材三方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究发现:目前,混凝土桥方向较为关注运维阶段的耐久性能、极端环境下的工作性能及混凝土桥运营事故等问题;高性能混凝土材料的研究进展在高性能、绿色环保以及智能化三个方面表现突出;高性能筋材则主要围绕强度更高、更耐久的FRP筋展开,其在梁、板、柱等构件上的应用得到了积极的探索。对现有研究的不足和有待深化的问题提出初步建议,期待与相关学者共同努力,为该方向的进一步发展做出贡献。

      • 1
    • 桥涵水文2020年度研究进展

      张明金

      桥涵水文主要是依据河流和水文环境等各项因素进行桥梁设计,是桥位环境设计的一项重要基础工作。通过梳理近些年来桥涵水文的发展状况,从桥涵水文中的一些关键问题——桥涵水文研究方法、设计洪水流量、桥梁基础冲刷的成因、影响因素和桥梁墩台冲刷深度的计算等方面阐述桥梁水文的发展成就,对当前的研究难点和未来的研究热点进行了简要的概括。

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    • 桥梁工程BIM 2020年度研究进展

      赵彬, 谢尚英, 何畏

      建筑信息模型(BIM)被视作是CAD之后工程设计的第二次革命,是推进整个土木工程行业数字化转型的关键,但在桥梁工程领域的应用尚不多见,相关研究和应用仍有待加强。为此,本文从以下三个方面:(1)产业政策、行业标准和应用指南;(2)基础研究和软件开发;(3)工程应用,对2020年桥梁工程BIM的研究和应用进展进行了梳理、总结,以期为桥梁工程BIM未来的发展提供一些参考和新思路。

      • 1
    • 桥梁水动力学2020年度研究进展

      魏凯, 秦顺全, 赵文玉, 祝兵, 徐国际

      为了解桥梁水动力学研究发展动态,在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好开展后续研究,本文从波流作用、基础局部冲刷、流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等着手,对2020年度发表的相关文献进行分类、总结和评述。综述发现:桥梁水动力学的研究热点主要集中在极端波浪、水流作用及波流共同作用模型、桥墩局部冲刷影响因素及深度预测、地震作用下深水桥梁流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等方面。通过梳理现有研究不足,提出如下亟待开展的研究方向包括:波流极端环境下的结构流固耦合、桥墩冲刷监测和防护、智能信息化的桥梁水动力灾害预见性及多灾害研究。期待与相关学者共同努力,为桥梁水动力学发展做出积极的贡献。

      • 1
    • 桥梁风工程2020年研究进展

      廖海黎, 李明水, 马存明, 王骑, 孙延国, 周强

      随着土耳其恰纳卡莱大桥、我国张皋过江通道以及西堠门公铁两用大桥等超大跨度桥梁的建造,桥梁风工程研究面临新的挑战。继上一年研究进展后,本文聚焦桥梁颤振、桥梁涡激振动和桥梁抖振等桥梁抗风设计关键问题,通过对国内外风工程领域主流学术期刊论文的梳理,介绍和评述了2020年以来国内外主要研究进展。

      • 1
    • 桥梁大数据2020年度研究进展

      余传锦, 陈潜, 梁爱霞, 何佳勇

      信息化时代背景下,大数据在桥梁工程的应用研究成为广泛关注的热点话题。以桥梁健康监测为典型数据收集方式得到的海量数据,在数据处理及应用等层面给桥梁工程从业者带来不小挑战。围绕桥梁大数据2020年度的研究进展,本文回顾了高效存储、异常处理与去冗降噪等数据前处理手段,并重点关注了损伤识别、状态评估及智能管养等大数据的具体应用,以此梳理桥梁大数据2020年度的相关研究进展,并总结分析已有的研究成果及未来研究应用的重难点。

      • 1
    • 2020年度进展:深水大跨桥梁施工技术进展

      刘俊岭, 杨汉彬, 杨万理, 张育智

      随着我国经济实力的不断增强,科学技术水平的显著提升,桥梁工程正朝着跨度更大,基础更深,桥塔更高的方向快速发展。在此过程中,桥梁建设者遇到了很多崭新的难题,例如:深水基础浮运下沉过程中精准定位、超大型沉井基础防冲刷、大直径钻孔桩施工、大跨度斜拉桥索塔锚固构造优化、超高桥塔大体积混凝土水化热温度控制、超高桥塔新型液压爬模系统开发等问题,这些问题已成为影响深水大跨桥梁安全顺利施工、长期可靠运营的关键问题。为促进深水大跨桥梁施工技术的发展,提高深水大跨桥梁施工人员解决相关问题的能力,并为深水大跨桥梁的推广提供技术支持,围绕深水大跨桥梁施工面临的上述关键问题,对2020年国内外研究者的相关研究进展及成果进行了详细分析与汇总。

      • 1
    • 桥梁结构试验技术2020年度研究进展

      蒲黔辉, 徐希堃, 吴怡宁, 黄胜前, 洪彧

      桥梁结构试验主要是通过对桥梁结构本身或模型施加静力或动力作用,并利用测试技术采集精确可靠的试验数据,获取桥梁结构真实行为,解决桥梁工程领域科研与设计中存在问题的手段。桥梁结构试验作为推动桥梁工程领域发展的重要手段,长期以来一直起着举足轻重的作用,近年来随着测试技术的进步,桥梁结构试验技术也受到了学者们的广泛关注。为了促进该领域的进一步发展、指导先进测试技术在桥梁结构试验领域中的推广和应用,对桥梁模型试验、桥梁现场试验、桥梁测试技术三个关键方面的技术方法进行了系统的介绍,并对2020年度内较有启发性的相关研究进行了介绍与总结,发现:桥梁结构试验技术正进一步朝着多学科交叉融合的大方向发展。

      • 1
    • 桥梁云计算2020年度研究进展

      杨兴旺

      我国桥梁建设的深入发展、桥梁设计-施工-运维的一体化和运营管理的精细化发展趋势,对数据存贮、计算能力等提出了更高要求,云计算技术是解决此类问题的有效手段。通过文献检索与分析,从基于云计算的桥梁健康监测系统、桥梁大数据处理和物联网技术以及基于云计算的桥梁 BIM 和协同设计等方面对近年来桥梁工程中的云计算应用进行了总结,对桥梁云计算可能的研究及应用重点方向进行了预测。

      • 1
    • 桥梁工程可靠度2020年度研究进展

      汪斌, 汤港归, 唐继舜, 王伟旭

      由于自身固有属性的不确定性以及所处环境的复杂性,桥梁在设计、施工、运营等不同阶段都需要具备足够的可靠性。为了解桥梁工程可靠度研究与应用在2020年的最新动态,查阅文献对相关理论方法、不同阶段或环节的科研内容和成果进行归纳。在桥梁可靠度理论和方法方面,引入GPR模型、径向基神经网络等方式得到隐式结构功能函数,或引入Copula理论考虑多失效模式概率的关系;大量学者采用概率可靠性和非概率可靠性方法、蒙特卡罗数值模拟、时变可靠度理论等进行可靠性评估。既有桥梁的技术状况及可靠度仍然是国内外桥梁工程领域的热点,自然环境条件下桥梁抗力与外荷载的时变模型是桥梁时变可靠度分析与寿命预测的重点。可靠度理论及分析方法在桥梁工程设计中得到逐步的发展,考虑动态荷载作用随机性与结构参数随机性的动力可靠度研究与应用越来越多。

      • 1
    • 桥梁撞击问题2020年度研究进展

      刘占辉

      桥梁撞击是既有以及在建桥梁长期面临的一个关键问题,撞击与防护问题研究符合国家发展需求;国内外学者近年来对其关注度也不断增多。继《桥梁撞击问题2019年研究进展》,作者对2020年桥梁船撞、落石冲击和车撞桥梁等三方面的进展进行归纳总结。其中,对于桥梁船撞问题,新规范明确提出了公路桥梁主体结构宜采用基于性能的抗撞设计方法。2020年也发生了一系列采砂船撞击桥梁事故、雅西高速桥梁被落石砸断等,以及多起车桥碰撞事件。作者对这些桥梁撞击事件进行了梳理,并根据个人理解对近一年的相关成果进行分析,之后提出了在未来的研究中需要进一步考虑的问题。

      • 1
    • 桥梁信息化及智能桥梁2020年度研究进展

      赵天祺, 勾红叶, 陈萱颖, 李文昊, 梁浩, 陈子豪, 周思清

      以信息化、智能化为特征的数字化时代的到来推动了桥梁工程技术的发展与创新,有必要将云计算、大数据、人工智能、3D打印、机器人等战略性新兴产业技术与桥梁工程相融合,从智能设计、智能施工、智能运维等多个维度,推进桥梁工业化、数字化、智能化升级。本文从桥梁信息化、智能检测与安全运维、智能防灾减灾、智能材料等方面,综述了2020年该领域前沿技术和重要成果,总结了研究热点与前景展望。分析表明:BIM技术可以提升桥梁正向设计精细化水平、施工过程控制和管理准确化程度;无人机、机器人等智能检测技术与机器学习、卷积神经网络等人工智能技术提高了桥梁检测的精度和效率;高性能智能材料的应用促进了桥梁结构的自感知性、自适应性、自调节性和自诊断性;基于人工智能的自然灾害监测与预警为桥梁智能防灾减灾提供了新的发展思路。未来应将人工智能技术深度融合桥梁设计、建造和养维护的全生命周期,顺应信息化、智能化的发展趋势,实现桥梁强国梦。

      • 1
    • 桥梁施工风险评估2020年度研究进展

      施洲, 余万庆, 周勇聪, 纪锋, 张育智

      为了解桥梁施工风险评估研究的具体内容及过去一年的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从桥梁施工风险识别、风险概率与损失估计、风险评价与控制、动态风险评估四个方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究表明:复合风险识别方法、风险识别数据库系统及可视化不断发展;基于监测数据定量概率校正及社会损失模型构建是风险概率和损失估计的新发展;风险评价的新进展则基于聚类或数据场的风险评价新方法及模型准确度的提升;风险链式传递模型的精细化修正、基于监测数据的动态评估模型是动态风险评估的新方向。最后,对现有研究的不足和有待深化的问题提出建议,为该方向的进一步发展提供参考。

      • 1
    • 桥梁美学2020度年研究进展

      梁艳, 何畏, 唐茂林

      本文通过梳理过去一年国内外桥梁美学的发展状况,从桥梁美学思想与理论,桥梁美学设计方法与理论,桥梁景观设计与改造,桥梁规划设计,桥梁历史文化设计与研究,新技术在桥梁美学设计中的应用,桥梁美学设计应用实践等方面阐述了桥梁美学的发展成就。对将来的研究热点和发展方向进行了简要预测,并提出了作者的建议和观点,希望对桥梁美学理论和设计实践有所裨益。

      • 1
    • 箱梁与缆索承重桥梁理论2020年度研究进展

      白伦华, 沈锐利, 苗如松, 张兴标, 王路

      在以大跨、轻质、高强为标志的现代桥梁结构中,箱梁与缆索承重桥梁结构是两大重要的分支。为此,笔者系统综述了其相关理论的2019年研究进展[1],具体包括波形钢腹板箱梁理论、传统箱梁空间分析理论、多塔悬索桥缆鞍相互作用、缆索承重桥梁极限承载力及UHPC技术在缆索承重桥梁中的应用5个方面,为了及时掌握相关的研究动态,对2020年关于以上内容的研究进行梳理与总结,并增加了缆索承重桥梁体系的最新发展。研究结果表明,结构体系的持续创新为精细化箱梁与缆索承重桥梁理论的不断深化提供了契机。

      • 1
    • 桥梁养护2020年度研究进展

      李俊, 卫星, 唐朝勇, 张博伦

      桥梁养护的目的是保持桥梁正常交通功能,满足载重、速度等要求,防止突发重大灾害。桥梁养护具有长期性、局部性、应急性特点。目前国内外有专门的桥梁养护机构,已经形成桥梁日常检查、定期检测、专项检测、特殊检测、维修加固等制度和规范,养护内容和重点已经明确规定和执行,养护技术能够满足大部分需求。目前面临的突出问题是如何实现快速养护和应急整治。高速铁路和城市轨道交通不间断运营、高密度行车、行车期间禁止施工,只能利用每天凌晨约0-4点天窗时间养护维修,每天4点后必须开通线路。高速公路也要求不断道的养护维修。突发灾害发生后,需要应急整治和维持通车。铁路系统的养护体制,更容易收集数据和实现数据标准化。桥梁养护正在往快速养护和智慧养护方向发展。本文从病害及整治、养护策略、养护新技术三个方面主要介绍2020年桥梁养护研究进展。

      • 1
    • 预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用研究2020年度进展

      叶华文, 唐诗晴, 段智超, 刘吉林, 杨军川

      纤维增强复合材料(FRP)由于其材料耐腐、质轻高强等优越性能在新建桥梁和旧桥加固等工程领域中应用广泛、发展迅猛,已成为桥梁领域的研究热点。为促进FRP在我国桥梁加固中的应用与发展,满足工程运维多样化需求,本文主要对老旧桥梁加固特点、FRP材料性能及其加固桥梁方法等方面的相关研究进行总结与评述,并从混凝土和钢结构桥梁加固两方面对近年来预应力FRP方法在桥梁加固实践中的研究和应用进行回顾。预应力FRP因其加固效果明显,施工速度快,已成为一种重要的桥梁加固方法并得以应用,未来还需在FPR锚固系统标准化、加固后桥梁行为可监测性、建立FRP加固桥梁结构的规范体系等方面开展研究工作。

      • 1
    • 桥梁抗震2020年度研究进展

      赵灿晖, 贾宏宇, 岳伟勤, 游刚, 贾康, 郑史雄

      地震可能对桥梁结构产生巨大的破坏力,造成桥梁损伤,甚至垮塌。桥梁抗震一直是桥梁领域内的重要研究方向。本文归纳总结了2020年桥梁抗震领域的研究成果和发展趋势,主要结论如下:探索了用新型材料代替普通混凝土后墩柱的抗震性能;通过振动台实验和数值模拟,验证了摇摆隔震桥墩具有良好的抗震性能;采用碳纤维布护套加固墩柱可以显著提高墩柱的位移延性,减少残余位移;传统单肢转双肢薄壁高墩的抗震性能更好,主筋率较高的双肢薄壁墩滞回曲线较为饱满,耗能性能良好,提高轴压比显著提高桥墩的延性性能;带消能连梁的矩形空心双柱式高墩具有更好的耗能能力、承载能力和位移延性能力;采用摩擦摆支座加限位耗能杆的减隔震体系,具有良好减隔震效果,内力减震率可达20%以上;研究了用新型无粘结钢网橡胶支座(USRB)代替桥梁中无粘结叠层橡胶支座(ULNR)的可靠性,通过数值模拟,探究了近场地震动和土-结构相互作用对桥梁动力响应的影响。

      • 1
    • 不同钢板加固方式影响下锈蚀RC梁试验研究

      唐皇, 彭建新, 王晗

      为了研究不同钢板加固方式对锈蚀RC梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效应,本文通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯-抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明:对于钢板厚度分别为3mm、4mm和5mm的抗弯加固锈蚀梁,随钢板厚度增加1mm,其极限承载力而增加7-18kN。组合加固效果最明显,其极限承载力相比于锈蚀梁提高了107.7%。组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,同时钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用。组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁。抗弯加固锈蚀梁的延性相比其他两种加固梁都要小,并且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时需综合考虑抗变形能力和延性。

      • 1
    • 内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

      阎奇武, 张正

      为研究新型内翻U形外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢-混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载-跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性和有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢-混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值比较表明两者十分偏安全地接近,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正的简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。

      • 1
    • 地下混凝土筒仓结构工程性试验与数值分析

      金立兵, 梁新亚, 霍承鼎, 王振清, 王珍

      地下粮仓可充分利用地下空间,具有较好的防火、防毒、防爆等性能;同时,可利用浅层地能实现准低温储粮,具有节能、低损、保证粮食品质的优点,对保障我国粮食安全及可持续发展意义重大。论文采用工程足尺试验与数值分析相结合的研究方法,对大型地下混凝土筒仓不同施工阶段进行工程试验,对不同施工阶段的仓壁的力学性能进行工程试验测试与数值模拟,验证数值分析方法的合理性与有效性。进而对最不利工况的仓壁在水土复合压力作用下的力学性能进行数值分析。结果表明,地下混凝土筒仓仓壁内力的数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值方法的有效性;仓壁径向应力在仓壁底部位置处最高,环向应力在距仓壁顶部约三分之二位置处最高。该方法可为类似地下混凝土结构的力学分析与结构设计提供参考。

      • 1
    • 索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

      王雪姣, 言志信, 龙哲

      针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础,该基础既填补了沙漠地区输电塔基础的空白,克服了砂土地基基础施工难题,又满足了工程安全稳定性要求。通过室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行了分析,同时研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。

      • 1
    • 微生物岩土技术及其应用研究进展

      刘汉龙

      本文对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物的生物化学反应过程及作用机理进行了总结,并针对微生物岩土技术在土体加固技术,抗渗封堵技术,污染土修复技术等三个方面开展的研究进行了总结与评述。通过对微生物岩土领域国内外已开展的系列研究的整理与总结,以期促进该领域开展更全面深入的基础研究和微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用

      • 1
    • 微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

      郑俊杰, 宋 杨, 赖汉江, 崔明娟, 吴超传

      微生物固化(MICP)技术能够显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。通过向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以期改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性。在此基础上,探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试,探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能够有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能够对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

      • 1
    • 混凝-超滤工艺去除水中复合污染物的研究

      赵纯, 金凡, 安叶, 孙志华, 郑怀礼

      研究分析了腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响,探究了混凝剂投加量、pH、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明,纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生的静电吸附以及配位反应将引起纳米TiO2有效粒径的减小,静电斥力增强,胶体分散更均匀,体系稳定性增加,易于迁移,从而给饮用水安全带来威胁。实验结果显示,混凝剂浓度为0.46 mmol/L,pH值在7~8之间,即弱碱性时,不添加钙离子,处理效果较好,膜通量较高,膜污染较轻。

      • 1
    • 火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

      王岚, 王立雄, 詹旺宇

      为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考。本文在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律。按照GB9978.1-2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护三种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验。用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,拟合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时不同厚度防火板的极限导热率表可以作为工程应用参考。

      • 1
    • 行人-扶梯耦合作用下楼盖的振动测试与舒适度评价

      潘毅, 王双旭, 郭瑞, 胡文豪

      针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人-扶梯耦合作用下容易产生铅垂向振动的问题,以某高架商业夹层中的悬挑楼盖为背景,采取了现场振动测试的方法,研究扶梯运行、行人数量及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,并通过测试数据对楼盖结构做振动舒适度及人员感知度评价。结果表明:行人在扶梯上的跑动是导致悬挑楼盖振动的主要原因;楼盖的振动响应随行人人数增加而更加明显,但随距扶梯的长度增加而衰减;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时悬挑楼盖的振动响应已超出舒适度限值;采用KB(Konstant Beurteilungswerte)值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值;人员相对扶梯运动并不会导致悬挑楼盖发生共振。

      • 1
    • 防堵塞型透水混凝土的制备与性能研究

      唐静, 赵玉婷, 梁美坤, 贺濒苇, 余意恒, 曾路

      为改善路面透水性能,聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。本试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料,通过控制变量法,分别探讨了砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响。同时还进行了堵塞的模拟实验,基于图像分析透水混凝土的孔径大小,通过观察混凝土的微观孔结构分析其性能变化规律。试验结果表明:在粒径相同的情况下,随着环氧树脂掺量的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐提高,而透水系数逐渐下降;当骨料粒径为0.15-0.3mm的比例增大时,透水混凝土抗压强度呈现先增加后下降的趋势,而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15-0.3mm,环氧树脂掺量为骨料质量的5%时,透水混凝土的平均孔隙率为14%,平均等效直径为214um。当粒径为0.15-0.3mm和0.3-0.6mm的骨料复掺比例为1:1时综合性能较好,抗压强度达41.7MPa,透水系数为1.7mm/s,制品经四次堵塞循环后,透水衰减系数小于20%,防堵塞性能良好。

      • 1
    • 车辐式索桁架模态分析与试验研究

      王泽强

      通过跨度60m圆形车辐式索桁架屋盖1:10缩尺模型的模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个变化参数对结构自振特性的影响,对比分析了前四阶振型的试验结果与理论计算结果。试验和分析结果发现:结构第一、二阶振型为反对称上下振动,第三阶为内环扭转振动,第四阶为内环相对扭转振动;两者频率误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前四阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。

      • 1
    • 湿热环境下粘钢加固混凝土界面粘结性能研究

      姚国文, 刘宇森, 吴甜宇, 李世亚

      钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键所在。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5天、10天、15天的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系,分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式,最后建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好,论文结果为指导粘钢加固混凝土结构的设计以及耐久性理论研究提供参考依据。

      • 1
    • 湿热地区室外动态热环境中二节点模型的验证及修正

      蒋毅, 赵立华, 孟庆林, 持田灯

      快速城镇化和全球变暖使城市室外环境的热不舒适加剧,热安全风险提高。为了解人体在室外动态热环境中生理量的变化规律,为快速评价室外热环境提供依据,开展了室外环境中人体热反应观测实验,对二节点模型进行了模拟精度分析和吻合度检验,从皮肤温度、体核温度调定点,人体标准输入模型,人体启动体温调节的环境温度值和人体与环境的对流换热系数等四个方面对二节点模型进行了修正,得到了适应于室外人体热反应预测的人体二节点修正模型及修正方法。

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    • 进出口水温对大温差洗浴废水热泵机组性能影响的实验研究

      马良栋

      洗浴废水中含有大量废热,作者提出了通过大温差热泵机组最大限度地回收洗浴废水热能,机组额定设计工况为:蒸发器侧洗浴废水进、出温度分别为30℃和6℃,冷凝器侧自来水进口温度为10℃,制取热水出口温度为45℃,最大制热系数(COP)理论计算值为4.9。本文通过实验研究了自来水进口温度、热水出口温度及洗浴废水入口温度对热泵机组制热性能的影响。实验结果表明,在额定设计工况下,整体机组COP为5.0。当自来水进口温度从5℃升高到15℃,整体机组COP从5.0降低到3.85,但如果自来水进口温度低于10℃,整体机组的COP高于4.5;当热水出口温度从40℃变化到50℃时,整体机组COP从5.3逐渐减小到4.9;当洗浴废水进口温度从30℃升高到35℃时,整体机组COP从4.8升高到4.95。

      • 1
    • 拉挤GFRP管材与钢管连接拉伸试验研究

      祝明桥, 李志彬, 王瑶

      摘要:拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,本文采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明:胶层剪应力在加载初期沿长度方向分布呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中研究了e/d(端距/栓径)、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响,试验结果表明:当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。

      • 1
    • 无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

      万励, 张兴周, 王宇峰, 徐立明, 徐长节

      建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。

      • 1
    • 配栓钉的钢筋混凝土双向板多参数试验研究

      金玉, 易伟建, 胡岚, 马克俭

      为研究配置不同栓钉参数的钢筋混凝土双向板受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要参数为栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等,采用静力加载方式来模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。通过对比分析试验结果,表明增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中增大直径效果最为明显,变形提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和变形均有不同程度降低;对比三种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更为经济。进而结合相关规范计算结果和试验结果进行对比,验证试验结果的可靠性,结果表明配栓钉板柱结构规范计算结果具有足够安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。

      • 1
    • 嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数研究

      鲁先龙, 乾增珍, 杨文智, 郑卫锋

      嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值仍是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。本文收集整理了国外不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下所开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,可为嵌岩桩极限端阻力计算提供借鉴。

      • 1
    • 钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法

      谢向阳, 陈果, 殷磊

      脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束,这些约束的强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用,运用敏感性分析和特征值屈曲分析方法,对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析,揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据,进行6项约束的实际效能初步分析,提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型,采用长度系数法、二阶线弹性分析方法,通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用荷载条件,对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上,列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法中的重大缺陷和局限。

      • 1
    • 多壁碳纳米管/氧化亚铜的制备及其对N-甲酰吗啉(NFM)废水光催化性能研究

      车春波, 左金龙

      采用液相还原法制备多壁碳纳米管/氧化亚铜(MWCNTs/Cu2O)复合微球。利用傅立叶变换红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行官能团分析、物相分析和形貌观察,结果表明:多壁碳纳米管以纵横穿插方式与氧化亚铜形成复合微球。对比氧化亚铜和多壁碳纳米管/氧化亚铜对N-甲酰吗啉废水光催化性能,多壁碳纳米管/氧化亚铜复合催化剂的催化效果明显优于氧化亚铜。

      • 1
    • 响应面法优化光聚合CMCTS-g-CPAM及其污泥脱水性能研究

      朱辉, 孙文全, 孙永军, 郑怀礼, 唐梦丹

      污泥作为污废水处理的副产物,其产量日益增多。污泥处置前需要对污进行泥脱水处理,而污泥调理是污泥脱水前相当重要的步骤。研究人员以羧甲基壳聚糖(CMCTS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)作为引发剂,通过紫外光引发聚合方式合成新型阳离子型污泥脱水剂CMCTS-g-CPAM。同时以光引发剂浓度、pH、光照时间为考察对象,CMCTS-g-CPAM特性粘度为响应值,采用响应面法(RSM)对CMCTS-g-CPAM污泥脱水剂的制备条件进行优化。通过响应面分析得到最佳合成条件:光照时间为2h、光引发剂浓度为0.04%(体积分数)、pH为8。接枝共聚物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表征表明AM和DMC已成功接枝到CMCTS。最后将合成产物应用于污泥脱水,实验结果表明其具有良好的污泥脱水性能。在絮凝剂投加量和pH分别为30mg/L和10时,污泥比阻降至1.96&amp;#215;1013m/kg,滤饼含水率降至79.28%。

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    • 冬季无霜工况下闭式热源塔的动态换热特性

      贾宇豪, 李念平, 崔海蛟, 张楠

      为了研究闭式热源塔冬季无霜工况下传热过程,利用有限差分法建立了闭式热源塔冬季无霜工况下动态传热传质模型。将实验数据对比数值计算结果对比,验证了模型的有效性。误差分析结果表明:溶液出口温度的均方根误差为0.201°C。通过实验与模拟分析了闭式热源塔在机组变负荷运行时的动态换热特性,结果表明:当热泵机组变工况运行时,闭式热源塔作为取热装置可为机组蒸发器提供温度相对稳定的热源;此外,相比传统空气源热泵,闭式热源塔在低温高湿环境下的结霜风险更小,节能潜力更大。

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    • 基于流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基力学特性分析

      王正成, 毛海涛, 龙顺江, 姜海波, 张如意

      深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。本文基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明:透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。

      • 1
    • 京津地区夏季着装行为对办公建筑空调能耗的影响

      李莎, 钱晓明, 杨瑞梁

      着装行为通过影响室内空气参数的设定而影响建筑空调能耗。利用能耗模拟软件DeST,计算出该地区典型着装行为下实测运行参数与期望参数对应的建筑空调能耗比推荐标准下能耗分别降低了10.86%和13.16%。而基于典型着装行为的实验热学性能参数下平均只降低4%,说明由着装热阻关联的主观温度需要按地区着装行为进行修正。提出了控制建筑空调能耗的着装行为调节模型,着装行为节能率εc为负值时节能,为正值时不节能。京津地区办公建筑节能率为0的临界服装热阻为0.563clo,空调系统设计和运行节能的前提是着装热阻低于临界值。着装行为调节模型为地区着装形式和着装面料提供了量化标准,为精确控制建筑能耗提供了一种方法。

      • 1
    • 鄂西山区公路边坡安全风险评价研究

      罗红明

      探索和研究在山区公路建设中不可避免存在的边坡和由此引起的风险问题,是我国山区公路建设的现实性需要,因此开展山区斜坡地段安全风险评价具有重要的理论和现实意义。以地质灾害风险评估方法为基础,开展十堰至白河公路泰山沟隧道进口边坡安全风险评价研究,采用Monte Carlo模拟方法得到正常工况和非正常工况Ⅰ条件下边坡的破坏概率,并针对边坡影响范围内的承灾体进行易损性分析,通过风险分析方法得出边坡可能的经济损失价值和人口伤亡状况。结果表明:泰山沟隧道进口边坡在天然工况条件下风险较小,在接受范围之类;但在非正常工况Ⅰ条件下风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,特别需在施工过程和不利自然条件下对边坡变形情况加强监测,为十堰至白河公路边坡防护设计和安全运行提供指导。

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    2024年第46卷第1期
    • 杨娜, 彭雄, 杨庆山

      2012,34(2):69-76, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.012

      对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素。试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响。还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用。试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善。此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论。最后,总结了冷弯薄壁型

    • 建筑材料
    • 王毅红, 石丹, 仲继清, 石以霞, 刘奇佶

      2018,40(1):78-82, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.011

      为研究机制生土砖与砂浆法向粘结性能的影响因素,分别对凿毛和未凿毛的机制生土砖与改性砂浆在7、14、28 d龄期下共72个试件进行拉伸粘结强度试验,探讨不同界面状态的机制生土砖在不同龄期下与改性砂浆法向粘结强度的变化规律和破坏形态特点,分析界面状态、龄期等因素对机制生土砖与砂浆法向粘结性能和破坏形态的影响。研究表明:机制生土砖与砂浆间的法向粘结强度值与界面状态和龄期有关,法向粘结强度随龄期的增大而提高,界面状态为凿毛时法向粘结强度有所降低,砂浆种类对机制生土砖与砂浆法向粘结强度影响显著。

    • 贾慧娜, 岳高伟, 贾立文

      2012,34(Z1):116-119, DOI:

      针对多层混凝土结构底层柱抗震能力较差的问题,本文采取提高结构的抗震设防烈度方法,计算分析七度、八度设防下框架梁、柱的轴力、剪力和弯矩。数值结果表明:提高结构的设防烈度,梁、柱的弯矩、剪力、轴力均增大,在底层(第一层)变化最为突出。地震作用下,结构的破坏形式主要表现为底层柱的破坏,因而增大建筑设计中的设防烈度可从根本上解决这一问题。

    • 王亚军, 张我华, 张楚汉, 金峰

      2011,33(1):77-86, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.014

      为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。

    • 土木工程
    • 李微哲, 娄平

      2018,40(1):68-77, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.010

      引入初始地基比例系数、初始地基系数、水平位移特征值,导出一种新型双曲线型p-y曲线,并给出了参数经验选取参考值范围。在上层粘土下层砂土地基中进行了2组模型桩试验,含2根水平加载的钢桩和6根倾斜偏心荷载下的木桩。试验表明,水平荷载、竖向荷载和偏心弯矩荷载下柔性木质模型桩非线性特征显著。按双曲线型p-y曲线计算的模型桩地面处和桩顶水平位移与实测值吻合良好,验证了双曲线型p-y曲线。水平位移特征值增大时,桩身位移将减小,桩身最大剪力将增大,桩身最大弯矩将减小,桩侧最大土压力将增大。双层地基中,下层砂土位移特征值变化对试桩受力影响极小,从简化计算参数和应用角度出发,实际应用时可将下层砂土水平位移特征取值与上层粘土的相同。

    • 燕飞, 梁毅, 韩宁

      2010,32(5):65-70, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.012

      在空气调节过程中不仅需要考虑房间内人员的舒适性需求,同时还需考虑如何节省能源。基于焓值理论将最小焓差算法与风阀开度调节过程相结合,使得进入空气处理单元前的空气更加接近舒适区域,然后基于质量及能量守恒理论推导出空气混合过程的数学模型,最后利用SIMULINK建立了空调系统仿真模型,并对所提控制策略从节能效果与舒适性能指标2个方面进行仿真验证。仿真结果表明最小焓差+PID策略联合控制的空调系统不仅能够获得更佳的空气舒适状态而且系统耗能更少。

    • 韦朝海, 周红桃, 黄晶, 韦聪, 杨兴舟, 韦景悦, 李泽敏, 胡芸, 任源

      2019,41(5):151-163, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.106

      污水处理是一个高能耗、低能效的复杂过程。改变传统认知,将污染物当作能量物质加以资源化,回用于水处理过程或者产品化,可改变污水处理的能耗。以城市污水与焦化废水为例,分析了水质中污染物具有的内含能形式,并探讨了两种计算方法,指出内含能利用的两类可能途径和最大限度。基于热力学基本定律与污水水质特征,辅以适当的当量假设,分析了污水处理过程中的不同形式能量消耗及其原因,运用能流图表达了两个具体案例的能量转化与分布规律。比较了污水处理两类节能评价方法的优异性,提出了未来水处理可能的节能新途径。在加深污水内含能认识的基础上,结合相关产业与工艺技术,分离回收有价值成分,如营养物(氮、磷)、重金属等,并获得水资源的再利用,以间接补偿处理过程的能耗,从而实现节能目标。

    • 严永红, 关杨, 刘想德, 刘炜

      2010,32(4):85-89, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.04.017

      为了研究教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响,通过实验对比了3种典型色温T5荧光灯在不同照度水平下对受试人学习效率、视疲劳、脑疲劳的影响.实验采用安菲莫夫字母表和近点测定法对学习效率和视疲劳进行测试,用学习效率变化率作为特定光环境下出现的脑疲劳指标.结果表明,由于Cirtopic效应作用,中间色温荧光灯在恰当的时间长度内可对学生产生适量的良性刺激,对大脑起到“唤醒”或“放松”的作用,达到提高学习效率、缓解视/脑疲劳的效果;而高、低色温荧光灯的作用则相反;不同色温的荧光灯光源,其最佳照度值并不相同;

    • 杨宜谦

      2012,34(Z2):54-60, DOI:

      综述了人体全身振动感知阈值的标准和指南以及实验室和现场研究的进展情况,并进行了对比分析。介绍了振动感知的机理、绝对阈值、差别阈限和描述符,分析了频率、姿势、方向、持续时间、性别、年龄和噪声对人体全身振动感知阈值的影响,最后指出了需要进一步研究的问题。

    • 雷克, 吴杰, 张其林, 庞绍华

      2013,35(2):66-72, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2013.02.011

      在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明:建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。

    • 暖通空调与建筑物理
    • 胡健, 李念平, 黄立志, 郑德晓

      2018,40(1):122-128, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.017

      精确求解人体与环境表面间的角系数是研究辐射空调房间内人体辐射散热与热舒适的基本前提。结合角系数与有效辐射面积的离散公式,推导出人体与环境表面辐射角系数的数值模拟结果修正式,得到了中国人三维坐姿人体模型。在分别对坐姿人体与顶板、壁面、地板间的角系数模拟求解后发现,坐姿人体前后具有较大的方向性,人体对前方环境表面的角系数大于人体对后方环境表面的角系数。将角系数的数值模拟解与半解析解进行比较,对于顶板与垂直壁面,半解析解与模拟解较为吻合;对于地板,半解析解与模拟解存在较大的误差,并对半解析解进行了相应的修正。

    • 严永红, 晏宁, 关杨, 曾恒志

      2012,34(1):76-79, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.015

      通过测试3种不同色温、3种照度下学生脑电图α波、β波指数的变化,观察光照对人体生理节律的影响。实验发现,不同色温、光照强度下的脑波指数变化率差异存在显著性。其兴奋度及敏感性随光源色温、照度值增加,大体呈正相关关系。学习效率随光源色温、照度值增加而降低,呈负相关关系。推测原因似与高色温、高照度状态下更易出现疲劳,低色温、低照度状态下可能对大脑存在“唤醒”作用,以及大脑功能分区、光源光谱组成有关。实验结果显示教室光环境的选择,应考虑学生学习的长期性、高负荷等特点,考虑“时间累积”效应的综合影响,并值得进一步研究。

    • 林存刚, 吴世明, 张忠苗, 李宗良, 刘冠水

      2012,34(5):25-32, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.05.005

      通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式。分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25~0.32,地层损失率V1取值0.04%~0.33%。地面沉降主要为盾构脱离0~5 d或6 d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27%和41.08%。适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降。由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布。引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测。

    • 邓雪松, 龚健, 周云

      2011,33(1):50-58, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.010

      介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明:1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。

    • 黄娟, 李稹, 张健

      2012,34(1):102-107, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.020

      土壤脲酶活性的测定有多种方法,其中靛酚蓝比色法由于测量结果精确性较高,重现性较好,应用最为广泛。但也有培养后土壤过滤液浑浊、带色、脲酶活性受底物浓度影响较大等缺点。以此方法为基础,针对过滤方式、培养时间、底物浓度及缓冲液选择等4个重要参数进行了对比试验,以期进一步改进靛酚蓝比色法的测定准确性。结果表明,培养时选择5%的底物浓度、pH10.0的硼酸盐缓冲液、培养24 h后再经KCl溶液浸提过滤比色测定,其结果比传统靛酚蓝比色法高约2.46倍,改良靛酚蓝比色法的测定结果更接近土壤真实脲酶活性。

    • 徐亚洲, 白国良

      2011,33(4):60-64, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.010

      利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。

    • 王冲, 刘焕芹, 林鸿斌, 白光, 叶建雄

      2011,33(2):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.02.026

      混凝土结构的抗渗及防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一.文章研究了电渗脉冲用于混凝土结构抗渗防潮的影响因素,包括电渗脉冲电压、混凝土水灰比、液相中离子浓度,以及脉冲频率等;模拟测试了电渗脉冲作用下混凝土结构的排水与相对湿度变化.研究表明,随着脉冲电压升高与混凝土水灰比增大,电渗脉冲下混凝土渗水量增加;Na2SO4溶液浓度增大时,电渗脉冲作用下混凝土渗水量增加;脉冲频率对混凝土渗水量影响不大;研究亦显示电渗脉冲作用下混凝土排水效果明显,混凝土相对湿度显著降低.

    • 梁宁慧, 刘新荣, 曹学山, 钟正君, 廖靖

      2008,30(6):81-85, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2008.06.017

      中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发, 分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

    • 土木工程
    • 陈孔阳, 邱洪兴, 朱忠漫

      2018,40(1):39-47, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.006

      制作了4组带有不同深度纵向干缩裂缝的木梁进行三分点加载试验,观察试验现象并记录极限承载力。根据试验现象,结合有限元应力分析和木材双折线顺纹本构模型,推导出木梁由受弯破坏变为顺纹剪切破坏的裂缝临界指标,以及相应的极限承载力计算公式,并将推导所得承载力公式归纳简化成承载力下降系数曲线。将试验数据代入后,发现试验现象符合临界指标的判定,且根据承载力下降系数曲线得到的极限承载力理论值与试验值相符。

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